利用盈利波测量涂层的结合强度

基于探索评价涂层抗拉结合强度方法的目的，考虑到激光冲击法测量涂层的抗拉伸结合强度时应力难于测量的情况，依据一维应力波的线性理论：在杆的一端撞击产生一压应力脉冲，此脉冲传到自由端后将反射为拉应力脉冲，当在杆的自由端有涂层薄膜时这一应力对涂层界面产生拉伸作用，如果这一应力幅值足够大就会将其拉开，以此实现抗拉结合强度测量。文中分析了应力波在涂层界面处产生拉应力的规律，利用Hopkinson压杆技术产生和测量应力脉冲。以此测量了铁基涂层的结合强度，证明了方法的有效性。     

钛合金表面激光熔覆生物陶瓷梯度涂层的组织性能分析

利用激光熔覆技术,通过同轴送粉方式在钛合金基体表面分别制备HA/HT/T梯度涂层、HA/TiO_2涂层及纯HA涂层3种钛合金羟基磷灰石生物陶瓷涂层,并对3种不同涂层的金相组织、微观形貌、元素成分、界面结合强度等性能进行分析比较。结果表明:与纯HA涂层和HA/TiO_2涂层相比,HA/HT/T梯度涂层各区域界面结合更为紧密,无明显裂纹或孔洞形成,HA/HT/T梯度涂层由底层至表层表现为从致密到疏松的梯度结构,涂层表面Ca/P质量比为1.64,接近于自然骨的Ca/P质量比,纯HA涂层、HA/TiO_2涂层及HA/HT/T梯度涂层的界面结合强度值呈递增趋势;梯度涂层可有效改善热膨胀系数失配、降低残余应力,进而提高界面结合强度,克服涂层存在的易脱落、溶解等缺陷。     

弯曲载荷作用下的熔接涂层及基体应力特性研究

应用有限元分析软件研究熔接涂层及基体在弯曲载荷作用下的等效应力特性及其分布状态,对不同厚度涂层/基体系统进行三点弯曲仿真试验。通过将涂层分别置于受拉和受压一侧,分析弯曲试验中不同压头下压量时,涂层/基体系统的等效应力状态以及涂层厚度对接合面处应力的影响,得到不同厚度的涂层/基体系统在界面结合处的等效应力分布情况及变化规律。结果表明:弯曲载荷作用下,涂层/基体系统的等效应力最大值出现在涂层表面;压头下压量相同时,涂层越厚,涂层/基体系统的等效应力最大值越大;涂层与基体的界面结合处存在等效应力突变,涂层越厚,等效应力突变值越小,涂层与基体的等效应力过渡越平缓。     

机械合金化制备表面涂层的力学响应机制数值模拟

以机械合金化法制备金属表面功能涂层这一新型工艺为主要实验背景,通过有限元数值模拟研究在球磨制备涂层的过程中,涂层与基体的界面形貌形成及演变过程,讨论不同工艺参数对界面形貌的影响,进而分析球磨的工艺参数对涂层的制备效果、涂层与基体结合性能的影响。研究不同的球磨参数下,基体材料的残余应力分布和等效塑性应变分布,分析其对基体材料力学性能的影响,并且对该力学响应过程中的热效应进行了数值分析。     

等离子喷涂镍铬硼硅结构性能的研究

采用大气等离子喷涂方法制备镍铬硼硅耐磨涂层,对涂层的结合强度、硬度等性能进行分析,对机械加工后的涂层进行显微组织分析。研究结果表明,等离子喷涂工艺可用于制备镍铬硼硅耐磨涂层,该涂层具有较高的硬度和良好的耐磨性。     

冷喷涂制备陶瓷及陶瓷金属复合涂层的研究进展

传统喷涂陶瓷粉末由于过高的喷涂温度,容易导致颗粒发生氧化、脱碳、相变、晶粒粗化等现象。冷喷涂较低的喷涂温度,避免了传统喷涂陶瓷颗粒所产生的缺陷,并且残余应力为压应力增加了涂层的耐疲劳性,使冷喷涂在制备陶瓷涂层方面独具一格。但陶瓷颗粒塑性变形能力差,导致纯陶瓷涂层颗粒之间结合强度过低、孔隙率较大,严重影响涂层质量。而通过加入金属粉末利用其较好的塑性来提高复合涂层的性能是解决以上问题的有效路径。重点阐述冷喷涂在制备陶瓷涂层以及陶瓷金属复合涂层方面的研究进展,包括粉末的制备、喷涂工艺参数、涂层的微观组织、结合机理、力学性能、电学性能和化学性能。     

功能梯度热障涂层热负荷下的有限元分析

针对ＺｒＯ２－ＮｉＣｒＡｌ材料体系制备的功能梯度热障涂层，采用有限元方法研究了在热负荷下的残余应力，隔热工作应力和循环状态下的瞬态温度和瞬态热应力，为该材料体系在制备和使用过程中的性能评价，破坏机理的分析等提供重要的理论依据。     

涂层断裂韧性的声发射辅助拉伸测量方法

涂层的断裂韧性与界面结合强度是表征涂层／基体材料体系力学性能的重要指标。但如何准确地测量涂层的断裂韧性和强界面结合的涂层／基体材料体系的界面结合强度至今仍存在困难。以铬涂层／钢基体材料为对象,采用声发射和显微镜实时动态检测技术与拉伸实验相结合的方法,探索了铬涂层的断裂韧性以及铬涂层／钢基体的界面剪切强度。根据相关力学模型和实验测量结果,得到铬涂层在室温下的断裂韧性为27. 41 J／m2．同时,发现在铬涂层裂纹饱和后界面开裂都未发生,获得了该种材料体系界面剪切疆度的一个下限值。     

装甲车辆镁合金负重轮耐磨涂层性能及跑车试验研究

利用超音速火焰喷涂工艺在镁合金负重轮轮缘表面制备Fe Cr BSi/WC-12Co和316L/WC-12Co耐磨涂层,测试耐磨涂层的硬度、剪切结合强度、耐冲击磨损性能,并进行跑车试验。结果表明,Fe Cr BSi/WC-12Co耐磨涂层比316L/WC-12Co耐磨涂层具有较高的硬度和耐冲击磨损性能,而316L/WC-12Co耐磨涂层在跑车试验过程中具有较好的抗局部剥落性能。     

涂层结构对梯度涂层温度与应力分布的影响

采用多层平板模型,利用有限元分析软件计算了不同涂层结构下梯度涂层高炉风口的温度场与应力场,并分析了涂层结构对梯度涂层内部温度分布与应力分布的影响。结果表明,涂层结构变化可以影响涂层内温度与应力的大小及转折点的位置。试验中设计的梯度涂层具有良好的隔热性能,且涂层内应力变化缓慢。当底层、中间层及面层厚度比为1∶1∶3时,涂层隔热效果最好,隔热温度达77℃;底层、中间层及面层厚度比为1∶2∶2时,涂层最大等效应力最小,其值为1.52E+9Pa。     

热震试验中的纳米5YSZ和8YSZ涂层衍射峰变化

用大气等离子喷涂制备纳米ZrO2-5%Y2O3(5YSZ)和ZrO2-8%Y2O3(8YSZ)热障涂层,用X射线衍射分析涂层晶面峰位偏移和残余应力,对比5YSZ和8YSZ涂层的(111)晶面峰位变化,计算(111)晶面残余应力。结果表明:涂层热震一定次数各晶面峰位向低角度方向偏移,存在残余压应力。随热震次数增加,峰位偏移加大,晶面残余压应力不断累积,直到出现裂纹后不再累积。热震过程5 YSZ涂层晶面残余应力比8YSZ小,5 YSZ涂层比8YSZ热循环性能更好。     

微弧等离子喷涂制备空心莫来石隔热涂层研究

采用微弧等离子喷涂方法制备了空心微珠莫来石隔热涂层。研究了涂层的结合强度、隔热性能和抗热震性能。实验结果表明：拉伸断裂发生在莫来石涂层内,涂层的平均结合强度约为5.63 MPa;稳态测量涂层隔热温度,当涂层表面温度为400℃～800℃时,涂层的隔热温度变化范围为11.5℃～40℃;热震温度为400℃～800℃间隔100℃时,涂层的抗热震次数分别为165、135、117、81和34次;涂层先从试样边沿开始剥落,并呈加速剥落的趋势。涂层失效主要原因是由于热震过程中残余应力积聚造成的。     

金属陶瓷功能梯度热障涂层瞬态热负荷下的破坏分析

本文采用试验分析和热弹性有限元方法研究了用等离子喷涂方法制备的ZrO     

基于支持向量机的热喷涂层接触疲劳寿命预测

针对热喷涂层接触疲劳寿命的预测问题,利用装备再制造技术国防科技重点实验室研制的新型接触疲劳/磨损多功能试验机(RM-1试验机),基于中心复合设计进行等离子喷涂Al₂O₃-40%TiO₂ 涂层（AT40涂层）受到接触应力、转速、涂层厚度和滑差率共同作用下的接触疲劳寿命试验,并通过扫描电镜观察涂层的失效形貌。采用3σ准则检验接触疲劳寿命试验的可靠性,将黄金分割法与信息熵理论相结合,对训练集和测试集进行划分。基于支持向量机（SVM）原理,建立综合考虑接触应力、转速、涂层厚度和滑差率的寿命预测模型。研究结果表明：在接触应力、转速、涂层厚度和滑差率共同作用下,涂层的损伤失效主要是分层失效和表面磨损;采用中心复合设计方案得到的多因素接触疲劳寿命具有可靠性;基于SVM回归理论训练的预测模型具有较高的显著性,可用于表征AT40涂层接触疲劳寿命与接触应力、转速、涂层厚度和滑差率的函数关系,为喷涂层接触疲劳寿命预测提供理论参考。     

烤燃环境下引信及其包装材料的热防护涂层性能

为提高引信及其包装箱的隔热或防火性能,避免在遇热或火焰时导致安全隐患,研究开发兼备防火及隔热性能的复合防护涂料。结合慢速与快速烤燃模拟试验,分析涂层结构设计对引信外壳及包装材料热防护行为和火安全行为的影响。结果表明：在慢速烤燃测试中,对钢板单独使用防火涂料时,不能起到隔热作用;在防火涂料上涂覆隔热涂料形成复合涂层后,防护效果有显著提升;在慢速和快速烤燃测试中,钢板背面温度分别降低了32 ℃和157 ℃. 进一步将复合涂层应用于引信壳体和引信包装箱板材,背面温度在慢速烤燃测试中分别降低33 ℃和21 ℃,在快速烤燃测试中分别降低105 ℃和117 ℃,起到了有效隔热或防火作用。     

镁合金热喷涂Al_2O_3纳米陶瓷涂层性能研究

采用氧乙炔火焰喷涂技术,在镁合金AZ31B表面制备Al2O3纳米陶瓷涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分析复合陶瓷涂层的组成及组织形貌,并对其热震性能、致密性、耐磨性和耐蚀性进行测试。结果表明,热喷涂纳米陶瓷涂层中有AlTi3、Al2TiO5等新相生成,组织更为致密,颗粒熔化程度较高,涂层热震性能、致密性、耐磨性和耐蚀性明显优于热喷涂微米陶瓷涂层。热喷涂纳米陶瓷涂层热震次数可达40次,说明涂层结合强度较高,清漆封孔后,孔隙率为0,致密性和耐蚀性都达到最好。     

纳米ZrO_2热障涂层隔热性能研究

为了研究纳米ZrO2热障涂层的隔热性能,设计了涂层结构并采用有限元分析软件分别对普通试样和纳米ZrO2热障涂层试样模型的温度场进行了计算。结果表明,纳米ZrO2热障涂层有着良好的隔热性能,热源温度越高涂层隔热效果越显著。在1000℃热源下,设计的纳米ZrO2热障涂层的最大隔热温度为250℃,平衡状态下隔热温度为71℃。采用大气等离子喷涂方法制备了计算模型中设计的涂层试样,并对试样进行了隔热试验。计算结果与试验结果一致。