再制造件涂覆层内部裂纹扩展行为研究

目的研究再制造件涂层内部不同形状、尺寸的裂纹扩展行为。方法利用扩展有限元和内聚力单元结合的方法,通过设定断裂能G值作为控制裂纹扩展的参数,对三点弯曲试验以及拉伸试验下涂覆层内部的裂纹进行模拟,并通过实验进行验证。结果随着载荷的增加,涂层中的垂直裂纹和45°倾斜裂纹均沿着涂层厚度方向扩展,到达界面时裂纹发生偏转,沿着界面继续扩展而并没有越过涂层-基体界面向基体扩展。模拟得到三点弯曲试验下初始长度为0.2 mm的垂直裂纹和45°倾斜裂纹开裂的临界载荷分别为3.47 k N和4.49 k N,裂纹长度增加至0.3 mm时,临界载荷降低为3.29 k N和4.31 k N。裂纹越靠近试件中心,临界载荷越小,越易发生裂纹扩展现象。另一方面,在拉伸试验下,0.2 mm的垂直裂纹的临界开裂载荷(3.47 k N)小于投影长度相同的倾斜裂纹的临界载荷(5.21 k N),而与拉应力平行的裂纹并未扩展。实验得到0.2 mm的垂直裂纹在弯曲试验下的平均临界载荷为3.49 k N,而倾斜裂纹为4.46 k N。结论三点弯曲试验下,垂直裂纹比倾斜裂纹更危险,初始长度越长、越靠近试件中心的裂纹越易发生裂纹扩展现象。在拉伸试验下,与拉应力平行的裂纹并未扩展,最安全。模拟结果与实验相近,验证了模拟的正确性。     

脱β层厚度对CVD涂层硬质合金性能的影响

通过对WC-TiC-(Ta,Nb)C-Co硬质合金在1 300～1 380℃的渗氮气氛处理和随后的脱N烧结制得了不同脱β层厚度的合金基体,通过化学气相沉积(CVD)工艺制成从内到外依次为TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiN的涂层硬质合金。采用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪、抗弯(TRS)和切削试验对合金基体涂层前后的组织特征与性能进行了研究。结果表明,随着脱β层厚度的增加,试样涂层前后的抗弯强度均增加,在厚度达到20μm以上时,增加不明显。CVD涂层硬质合金可转位刀片的抗冲击性能也有相应的规律,而耐磨性则基本上保持一致。     

有机涂层厚度对低碳钢腐蚀规律的影响

采用环氧煤沥青作为涂层材料，测定了涂敷不同厚度涂层的Q235钢的交流阻抗谱。结果表明，随着涂层厚度的增加，涂层电阻和极化电阻都得到提高，涂层抗电解质溶液侵蚀能力增强，从而减缓了金属基体的腐蚀进程。     

提高高速电弧喷涂再制造曲轴涂层结合强度的途径

分析了再制造发动机曲轴表面涂层结合强度低的原因,介绍了机器人自动化高速电弧喷涂技术、各种涂层重熔技术、高速电弧喷枪改进技术及复合梯度涂层材料设计在提高高速电弧喷涂再制造曲轴涂层结合强度中的应用。     

涂层厚度对气化模铸钢件表面含碳量的影响

用EPS做模型，干砂造型在负压的状态下浇注ZG25，系统研究涂层厚度对气化模铸造碳钢件表面含碳量变化。结果表明，适当的涂层厚度，铸件表面含碳量不会变化，随着涂层厚度的增加，铸件表面脱碳区－增碳区－正常区。     

热障涂层（TBCs）的结构及其对热震性能的影响

对两种结构的ＴＢＣｓ试要进行了热震及结合强度测试,并用扫描电镜观察了ＺｒＯ２－８％Ｙ２Ｏ３面层裂纹的扩展情况。结果表明,梯度结构的ＴＢＣｓ的抗热震性能显著优于非梯度结构的ＴＢＣｓ,ＹＳＺ涂层的剥落与表面裂纹的扩展速率有关。     

涂覆厚度对Ru-Ir-Ti氧化物阳极涂层电化学性能的影响

通过热分解法制备了不同涂覆层数的Ru-Ir-Ti氧化物阳极涂层。采用物理分析和电化学测试技术研究了不同涂覆层数氧化物阳极涂层的表面形貌、结构和电化学性能。结果表明,Ru-Ir-Ti氧化物阳极涂层涂覆30层(15.55μm)时,涂层与钛基体结合牢固,具有较好的电催化选择性。此时,析氧电位达到1.52V,析氯电位为1.02V,电流效率高达94.5%,伏安电量达到35mC/cm2,强化电解寿命长达525h。当涂覆层数达到40层(22.6μm)后,涂层呈疏松结构,表面粗糙,裂缝变得宽而深,涂层出现脱落,附着力下降。     

涂层厚度对镀铬锆合金界面结合力和力学性能的影响（英文）

研究镀铬锆合金(Zr-4)的拉伸失效行为。通过对拉伸过程的实时观察,研究涂层厚度对界面附着力的影响。使用有限元分析和剪切强度理论定量评估Cr涂层的界面附着力。此外,还研究镀铬样品的裂纹扩展行为。结果表明,随着涂层厚度的增加,界面剪切强度和界面黏附性能下降。然而,对基材的保护作用随着涂层厚度的增加而增加。此外,涂层与基体界面处裂纹扩展的路径也随着涂层厚度的增加而变化。较薄涂层界面处的裂纹很容易扩展到基体中,造成局部损伤。较厚涂层的裂纹更容易沿界面扩展,导致黏合剂失效。     

TiAlN基涂层厚度对微型钻头刚度及孔位精度的影响

利用多弧离子镀技术在3种常用尺寸的微型钻头和棒料表面制备了不同厚度的TiAlN基涂层.通过控制涂层沉积时间,得到涂层厚度为2.1±0.3～8.6±0.3 μm.研究了涂层厚度对微型钻头和棒料的刚度以及孔位精度的影响.结果 表明:制备的不同厚度涂层结合力均达到最优等级HF1-HF2.经过压弯测试,3种尺寸的微型钻头和棒料...     

电火花沉积工艺对点焊电极TiC沉积层厚度的影响

为了改善镀锌钢板点焊电极的寿命,选用铬锆铜球型点焊电极,以TiC作为熔敷材料,进行了点焊电极表面电火花沉积TiC工艺试验。通过正交试验考察了沉积工艺参数(电容、基体电极转速、振动频率、沉积时间)以及前处理与后处理对沉积层厚度的影响。结果表明,电容是影响电火花沉积层厚度的主要因素;振动频率对沉积层厚度有一定的影响;基体电极转速、沉积时间对沉积层厚度影响较小。试验条件下最佳的工艺参数是:电容量30000μF,基体电极转速1320r/min,振动频率50Hz,沉积时间120s。前处理(沉积前清洗)对其厚度影响很小。后处理(沉积后700℃×30min退火)促进元素扩散并减小沉积层厚度。     

耐环境涂层厚度对复合材料性能的影响

目的选用复合材料用耐环境涂层体系的最优厚度使用比例,提高复合材料的综合力学性能和耐湿热性。方法针对复合材料用底漆/面漆涂层体系,通过控制喷涂工艺将涂层的厚度控制转化为层数控制,设计4组不同层数的底漆/面漆涂层,对单层和多层复合材料用抗腐蚀涂层体系的柔韧性、附着力、冲击性能以及耐湿热性能进行了系统表征。结果随着涂层厚度的增加,涂层体系的柔韧性、附着力、耐冲击性能均有所降低。涂层通过隔绝水环境与复合材料的直接接触,有效降低了吸湿速率,具有较好的湿热防护性能,随着涂层厚度的增加,耐湿热性提高。涂层体系的柔韧性、附着力、耐冲击性能以及耐环境性能与厚度之间并非简单的线性关系。结论通过控制涂层单层厚度将厚度优化转变为层数优化,提出了一种有机涂层厚度优化的试验方案,并确定(1×2)厚度设计下涂层兼具较优的力学性能和耐湿热性能。     

机械零件维修与再制造表面质量分析与检测

利用表面工程技术对失效零部件进行恢复性维修是对机械产品进行维修和再制造的重要手段。通常,恢复性维修在零件表面增加了一个表面涂(覆)层,因此,检测零件维修与再制造过程中增加的表面涂(覆)层质量,评价零件表面性能是否达到使用需求,对确保机械零部件维修与再制造的质量具有重要的意义。文中从表面成分与结构分析、表面形貌与组织分析、表面残余应力检测、表面力学性能检测和表面耐腐蚀性能检测等五个方面阐述了机械零件维修与再制造表面质量分析与检测的内容,介绍了常用的测试方法、设备及其特点,重点介绍了表面质量分析和检测技术在利用真空镀膜、电刷镀、激光熔覆以及超音速等离子喷涂等先进表面工程技术制备涂层质量检测中的应用,并给出了具体的应用实例。     

激光冲击加工表面涂层厚度的优选

研究了激光冲击技术中的涂层厚度问题,激光与涂层相互作用机理和涂层本身性能之间的关系,推导出涂层的气化速度及最佳理论厚度,并对涂层厚度的影响因素进行了分析和修正,为在激光冲击中正确应用涂层厚度计算公式提供了依据。     

控制锌层厚度的一种有效方法

介绍了锌层厚度控制的主要方法,结合中冶恒通冷轧技术有限公司镀锌厂生产实践,提出一种通过气刀风机增压改造而有效控制锌层厚度的方法,其在生产速度达到140m/min时,锌层重量可控制为62g/m²左右。     

涂层厚度对Cr涂层锆合金包壳高温蒸汽氧化动力学及微观机制的影响

目的 研究涂层厚度对Cr涂层锆包壳高温蒸汽氧化行为的影响规律及其微观机制,为耐事故锆包壳表面涂层优化设计提供理论依据。方法 以锆合金包壳为基体材料,采用磁控溅射工艺制备纯金属Cr涂层,目标厚度设计值为10、15、20 μm 3类。采用高温蒸汽氧化设备开展试验,氧化温度为1 200 ℃,等温氧化时间为500~3 000 s,系统研究模拟反应堆失水事故(LOCA)工况下涂层厚度对该材料体系高温蒸汽氧化行为及氧化动力学的影响。试验后,通过X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜及能谱仪等表征各样品氧化膜微结构特征、氧化层厚度、元素分布及物相组成等,基于氧化膜层厚度构建Cr涂层氧化动力学模型,同步探讨涂层原始厚度对其高温蒸汽氧化-失效微观机理的影响。结果 涂层厚度为10 μm时,其对锆合金基体保护作用有限,等温氧化2 000 s时其表面Cr2O3氧化膜和残余Cr涂层已完全丧失保护功能,锆合金基体被连续氧化。涂层厚度为15 μm时,第一阶段,生成保护性能较好的Cr2O3氧化膜,Cr涂层的氧化行为满足抛物线规律;第二阶段,Cr涂层的氧化行为发生转变,氧化膜及其残余涂层保护性能衰退,但锆合金基体始终未被氧化。涂层厚度为20 μm时,Cr涂层的氧化行为满足抛物线规律,但氧化行为未发生转变,表面氧化膜及残余Cr涂层保护性能较好。结论 Cr涂层厚度增加可在一定程度上提升其抗高温蒸汽氧化性能,进而提高反应堆事故工况下燃料包壳抵御事故的能力,从而在一定程度上延长不干预时间。     

粘结层和陶瓷层厚度对纳米结构热障涂层性能的影响

采用超音速火焰喷涂+大气等离子喷涂工艺,在K403高温合金表面制备不同层厚比的NiCrA-lY/纳米7YSZ热障涂层,研究了涂层厚度变化对热障涂层表面粗糙度、结合强度、热震性能和热循环寿命的影响规律。结果表明:当粘结层厚度一定时,随着陶瓷层厚度的增加,其表面粗糙度增加,涂层结合强度下降;当粘结层厚度为50μm时,热障涂层的抗热震性能随陶瓷层厚度增加而降低,粘结层厚度提高至100μm时,热障涂层的抗热震性能随陶瓷层厚度增加先提高,后降低,热障涂层在1100℃的热循环寿命测试结果也基本对应这一规律;当粘结层厚50μm且陶瓷层/粘结层的层厚比在(1～2)∶1的范围内,或者粘结层厚100μm且陶瓷层/粘结层的层厚比在(2～2.5)∶1范围内时,热障涂层具有较优异的性能。     

再制造零件表面油漆的熔盐清洗去除作用

目的针对再制造零件表面油漆去除效率低、清理不彻底的问题,使用熔盐清洗技术对油漆进行清洗,针对熔盐清洗去除机理展开深入研究,并探究熔盐清洗比高温热分解处理去除效率高的原因。方法利用SEM电镜对油漆微观形貌进行观察,分析了油漆内部结构特点及元素分布,并以此为基础进一步阐释了熔盐清洗的气化、热膨胀以及氧化作用。通过热重实验,确定油漆、油漆与熔盐混合物最大失重速率的发生温度,并采用Coats-Redfern积分法对热解过程进行动力学分析,计算油漆高温热分解和在熔盐中反应对应的活化能。结果油漆内部呈现明显的分层结构,由环氧树脂类底漆和聚氨酯类面漆组成,主要组分为有机物,在高温环境下表面会发生软化,因此熔盐热膨胀作用的除漆效果不明显,熔盐去除机理中的气化和氧化作用为主要去除作用。热重实验结果表明,熔盐在300℃左右具有良好的热稳定性和较大的热容,与高温热分解相比,熔盐使油漆最大分解速率发生温度从350℃降至305℃,使油漆分解活化能由高温热分解所需的114.4 kJ/mol降至74.1 kJ/mol。结论熔盐清洗的主要去除作用为气化和氧化作用,能够有效降低油漆最大分解速率的发生温度和油漆分解反应所需的活化能,提高油漆去除效率,降低反应温度。     

静电喷涂涂层厚度分布模型的研究进展

静电喷涂是利用高压静电电场使带负电的涂料微粒沿着电场相反的方向定向运动,并将涂料微粒吸附在工件表面的一种喷涂方法。在静电喷涂中,涂层厚度分布模型是喷涂机器人离线编程和轨迹规划作业中影响涂层厚度均匀性的关键因素,对提高喷涂质量和涂料转移率具有重要意义。因此,喷涂机器人轨迹规划的一个首要和基础的问题是如何建立准确的涂层厚度分布模型。重点综述了近年来静电喷涂涂层厚度分布模型的国内外研究进展,并在此基础上归纳了涂层厚度分布模型存在的问题,与此同时,归纳了常用涂层厚度仿真的方法—经验模型法和CFD仿真法。喷涂仿真包括静态喷涂仿真和动态喷涂仿真,静态仿真常用欧拉-欧拉法和欧拉-拉格朗日法,动态仿真常用动喷枪法和动壁面法,其中,动壁面法结合动网格为动态仿真主要方法。常见的动网格模型有三种:弹性光顺模型、铺层模型、局部重构模型。而在动态仿真中,动网格法常用有两种模型:一种是弹性光顺模型结合局部重构模型,另一种是铺层模型。最后对未来涂层厚度分布模型和涂层厚度仿真的研究进行了简要展望。