金屬基環(huán)氧-聚氨酯梯度耐磨涂層的力學(xué)性能研究及有限元分析.pdf

1、梯度功能材料(FGM)是一種由不同性能的材料在組成和結(jié)構(gòu)上沿厚度方向呈連續(xù)變化的新型復(fù)合材料。環(huán)氧/聚氨酯(EP/PU)梯度涂層復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、耐蝕、耐磨等優(yōu)異性能，已成為當(dāng)前材料的研究熱點(diǎn)。 本文模擬了熱噴涂法制備兼有EP和PU特性的梯度涂層材料的過程。EP/PU梯度材料的過渡層的性能也隨著成分的變化而變化。對于熱噴涂制備的熱應(yīng)力緩和型EP/PU系梯度涂層材料，本文采用ANSYS有限元軟件，利用生死單元法對熱噴涂法制備涂層

2、的過程進(jìn)行仿真，分析了該梯度涂層材料的殘余熱應(yīng)力；然后對EP/PU系梯度涂層進(jìn)行壓痕、劃痕試驗(yàn)的仿真計(jì)算。結(jié)果表明： (1) 當(dāng)功能梯度材料的梯度成分指數(shù)p為1時，層數(shù)越多則殘余熱應(yīng)力越??；層厚越小殘余熱應(yīng)力越小； (2) 對梯度涂層的熱噴涂過程進(jìn)行仿真計(jì)算，發(fā)現(xiàn)溫度場的變化情況為：噴涂剛開始時，溫度驟升并且每層的溫度都在不斷升高，冷卻完畢時，整體溫度達(dá)到室溫；應(yīng)力場的情況和溫度場的相反，應(yīng)力場每層的應(yīng)力都在不斷下降，直