| 恒定动能Si3N4颗粒重复冲击不同厚度TiN/Ti涂层损伤特征对比分析 |
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| 引用本文： | 吕长乐,何卫锋,徐伟胜,蔡振兵,廖斌,曹鑫,谭超.恒定动能Si3N4颗粒重复冲击不同厚度TiN/Ti涂层损伤特征对比分析[J].表面技术,2018,47(12):205-213. |
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| 作者姓名： | 吕长乐 何卫锋 徐伟胜 蔡振兵 廖斌 曹鑫 谭超 |
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| 作者单位： | 空军工程大学 等离子体动力学重点实验室,西安,710038;西南交通大学 摩擦学研究所,成都,610031;北京师范大学 核科学与技术学院,北京,100875 |
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| 基金项目： | 陕西省重点研发计划（2017ZDXM-GY-048） |
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| 摘 要： | 目的 研究砂粒冲击航空发动机压气机叶片不同厚度的TiN/Ti硬质涂层损伤特征与机理。方法 采用Si3N4硬质球恒定动能垂直重复冲击试验方法，研究厚度对TiN/Ti涂层冲击损伤的影响。通过对比涂层动力学响应、能量吸收率、冲击坑点轮廓、H3/E2值和损伤形貌，分析不同厚度涂层的冲击坑点损伤特征。利用ABAQUS软件仿真获得垂直冲击下涂层的应力分布。结果 在调制比为9∶1的两层TiN/Ti涂层中，厚度为25 μm的涂层坑点直径最大，达到382.49 μm，比坑点直径最小的涂层（20 μm）大了24.8%；厚度为25 μm的涂层坑点最深，达到8.17 μm，比坑点最浅的涂层（15 μm）大了49.9%；厚度为5 μm涂层的接触力峰值最大，为161.4 N，比接触力峰值最小的涂层（20 μm）大了26.1%。随着涂层厚度的增加，涂层的抗冲击能力先增加后减小，厚度为20 μm的涂层抗冲击能力最好。冲击坑点损伤特征有三种：中心区与过渡区的疲劳剥落与疲劳磨损，边缘区的疲劳圆周裂纹与疲劳剥落，涂层/基体变形，其中，以剥落为主。结论 硬质层内的应力梯度和重复交变拉/压应力导致硬质层内产生疲劳圆周裂纹和疲劳剥落，硬质层与结合层界面处的高应力梯度导致产生层间疲劳剥落。
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| 关 键 词： | 重复冲击 TiN/Ti涂层 动力学响应 疲劳圆周裂纹 疲劳剥落 应力梯度 |
| 收稿时间： | 2018/6/22 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2018/12/20 0:00:00 |
Comparative Analysis of Cycling Impact Damage Characteristics of TiN/Ti Coatings with Different Thickness under Constant Kinetic Energy Si3N4 Particles Mode |
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| LYU Chang-le,HE Wei-feng,XU Wei-sheng,CAI Zhen-bing,LIAO Bin,CAO Xin and TAN Chao.Comparative Analysis of Cycling Impact Damage Characteristics of TiN/Ti Coatings with Different Thickness under Constant Kinetic Energy Si3N4 Particles Mode[J].Surface Technology,2018,47(12):205-213. |
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| Authors: | LYU Chang-le HE Wei-feng XU Wei-sheng CAI Zhen-bing LIAO Bin CAO Xin and TAN Chao |
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| Affiliation: | 1.Key Laboratory of Science and Technology on Plasma Dynamics, Air Force Engineering University, Xi''an 710038, China,1.Key Laboratory of Science and Technology on Plasma Dynamics, Air Force Engineering University, Xi''an 710038, China,1.Key Laboratory of Science and Technology on Plasma Dynamics, Air Force Engineering University, Xi''an 710038, China,2.Triboligy Research Institute, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China,3.School of Nuclear Science and Technology, Beijing Normal University, Beijing 100875, China,1.Key Laboratory of Science and Technology on Plasma Dynamics, Air Force Engineering University, Xi''an 710038, China and 1.Key Laboratory of Science and Technology on Plasma Dynamics, Air Force Engineering University, Xi''an 710038, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | cycling impact TiN/Ti coating dynamic response fatigue circular crack fatigue spalling stress gradient |
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