梯度结构对氧化铝陶瓷涂层结合强度及抗冲击性能影响的试验研究

理论分析表明梯度结构能有效减缓氧化铝陶瓷层与基体结合面上的应力突变,涂层内部最大Mises应力明显降低,合理的梯度结构能改善涂层内部Mises应力分布,改变应力分布特征。为验证理论分析结果的正确性,采用等离子喷涂制备具有不同幂指数分布特征的6层"三明治"式梯度结构涂层,对梯度涂层结构进行表征,并试验研究涂层的结合强度及抗冲击性能。结果表明,试验用梯度结构具备p=0.25,1.00,4.00次方幂指数梯度结构特征,不同结构梯度层结合强度均在14.0~18.0 MPa,幂指数p=1.00的涂层结合强度最好,而幂指数p=0.25涂层抗冲击性能最好,较线性结构梯度涂层提高了30%,较幂指数p=4.00结构的梯度涂层提高了45%,冲击失效后涂层截面分析证实p=0.25次方幂指数梯度结构减少了表面陶瓷层的应力,减缓了陶瓷层基体间应力突变梯度,涂层失效是从底层开始的,失效形式为梯度涂层层状结构间出现分层,而p=1.00、4.00次方幂指数梯度结构涂层冲击失效表现为表面陶瓷层脱落。