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文檔簡介
1、熱噴涂層的可靠性關(guān)系到構(gòu)件的安全運行,對涂層特性的了解和把握是其工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵條件。本文從探討涂層/基體系統(tǒng)完整性評定的方法出發(fā),對LX88A涂層的力學(xué)性能、涂層的斷裂行為基本特性、涂層與基體間界面的斷裂參量以及基于局部法評定涂層/基體的界面斷裂行為等幾個方面進行了研究。 本文通過三點彎曲試驗測量了LX88A涂層的彈性模量(E),結(jié)果表明涂層的孔隙率對涂層E具有很大的影響,E的測量值隨孔隙率的減小而增大。隨著涂層厚度的增加,整個
2、涂層的平均孔隙率變小,使得E隨之增大。另外,發(fā)現(xiàn)相同厚度涂層的顯微硬度和孔隙率均具有較大的分散性,并且涂層 E 隨顯微硬度的增大而減小,因此,相同厚度涂層的E具有較大的分散性。 通過對三點彎曲試樣中LX88A涂層斷裂行為的觀察,發(fā)現(xiàn)涂層中某位置所受力矩達到一定值時,該處會產(chǎn)生垂直于界面的裂紋,故可將力矩是否達到臨界值作為該位置產(chǎn)生裂紋的條件。有限元分析結(jié)果也證明了上述結(jié)論,對于三個不同位置的裂紋,當(dāng)裂紋產(chǎn)生時該位置處界面附近的應(yīng)
3、力水平基本接近。 本文將斷裂力學(xué)實驗和有限元分析相結(jié)合獲得界面斷裂時裂紋尖端的應(yīng)力場,并根據(jù)界面復(fù)應(yīng)力強度因子(K)的定義計算了對LX88A涂層與Q345鋼界面裂紋的K。結(jié)果表明,在三點彎曲試樣中拉伸載荷和剪切載荷共同主導(dǎo)界面裂紋尖端附近區(qū)域,甚至剪切效果大于拉伸效果。研究發(fā)現(xiàn)只有部分試樣的界面裂紋尖端附近存在K主導(dǎo)區(qū),即K有效。另外,由于七個試樣發(fā)生界面斷裂時的J積分值分散很大,所以不適合使用單一斷裂參量J積分來評價界面斷裂行
4、為。 本文推導(dǎo)了將局部法用于界面斷裂分析的理論基礎(chǔ)。提出了兩種斷裂控制區(qū)的定義,一種將界面作為斷裂控制區(qū),一種將靠近界面的涂層薄層和基體薄層作為斷裂控制區(qū)。對應(yīng)兩種定義提出了兩種統(tǒng)計學(xué)分析的微觀力學(xué)模型,對應(yīng)兩種模型討論了界面裂紋的斷裂準(zhǔn)則,并根據(jù)最薄弱環(huán)節(jié)理論將局部法用于界面斷裂行為分析。另外,制定了界面裂紋威布爾參數(shù)的估計方法和步驟,并編制了估計界面威布爾參數(shù)的程序。 本文將局部法用于分析界面斷裂行為對試樣幾何形式的
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