超音速等離子噴涂NiCr-Cr3C2涂層磨損-疲勞競爭性失效規(guī)律研究.pdf

1、超音速等離子技術(shù)作為一種重要表的面工程技術(shù)，在許多旋轉(zhuǎn)零部件的表面強化和表面修復(fù)具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，由于涂層材料與基體材料具有不同的性能，使涂層在服役過程中失效機制與均質(zhì)材料有較大差異，因此，深入探討探討經(jīng)超音速等離子噴涂方法強化的旋轉(zhuǎn)零部件的服役性能和失效機制，對超音速等離子噴涂技術(shù)的進(jìn)一步推廣具有重要意義。
　　本文首先采用超音速等離子噴涂技術(shù)在45＃鋼基體上制備了NiCr-Cr3C2涂層，運用均勻設(shè)計方法研究了噴涂工藝

2、參數(shù)與涂層性能的關(guān)系，分別使用掃描電鏡、透射電鏡、X射線衍射儀、顯微硬度儀和納米壓痕儀檢測了涂層的形貌、微觀結(jié)構(gòu)、顯微硬度和納米力學(xué)性能；然后基于RM-1滾滑接觸疲勞試驗平臺，從超音速等離子噴涂層競爭壽命演變規(guī)律研究出發(fā)，結(jié)合聲發(fā)射在線監(jiān)測設(shè)備，系統(tǒng)地研究了涂層的失效機理、壽命演變規(guī)律以及服役進(jìn)程與聲發(fā)射信號特征參量之間的關(guān)系，研究結(jié)果表明：
　?。?）均勻設(shè)計方法可用于噴涂電流I、噴涂電壓U、噴涂距離D和主氣（氬氣）流量對NiC

3、r-Cr3C2涂層性能的影響研究。對不同距離下噴涂粒子的飛行速度、粒子溫度進(jìn)行了監(jiān)測，驗證了回歸分析獲得的噴涂工藝參數(shù)與涂層性能關(guān)系函數(shù)，最終獲得涂層的最佳噴涂工藝參數(shù)。
　?。?）基于 RM-1試驗機進(jìn)行了不同滑差率下的壽命演變規(guī)律研究發(fā)現(xiàn)，涂層的主要失效模式包括表面磨損失效、剝落失效和分層失效。隨著滑差率的增加，涂層失效模式演變?yōu)楸砻婺p失效為主。P-N曲線表明，隨著滑差率的增加，涂層平均壽命逐漸增大，但是涂層壽命離散度隨之增

4、大。
　?。?）涂層接觸疲勞服役過程中包含4個階段，分別是正常接觸、裂紋萌生及增值、裂紋失穩(wěn)擴展及涂層材料去除階段。隨著涂層服役時間的增加，聲發(fā)射信號幅度逐漸增大，正常接觸階段聲發(fā)射信號幅度約為0.1V，材料去除階段信號幅度甚至超過5V。
　　（4）對涂層各個服役過程的聲發(fā)射信號小波分析認(rèn)為，不同服役階段中，信號頻率分布范圍不同。正常接觸階段聲發(fā)射信號頻率主要集中在94-188KHz范圍內(nèi)，而材料去除階段的聲發(fā)射信號頻率主要