激光熔覆涂層低應(yīng)力多沖形變機(jī)理研究與建模.pdf

1、低應(yīng)力多沖載荷是工程中比較多見的載荷。在多沖載荷作用下，零部件大都會(huì)在其接觸表面出現(xiàn)宏觀可見的變形，并引發(fā)各種缺陷，從而導(dǎo)致零件損傷失效。研究表明，與其它表面強(qiáng)化技術(shù)相比，激光熔覆涂層具體更好的抗多沖的性能。因此，本文針對(duì)激光熔覆涂層在低應(yīng)力多沖載荷下的塑性變形進(jìn)行微觀機(jī)理分析，并對(duì)其宏觀變形規(guī)律進(jìn)行建模研究。 利用自制多沖試驗(yàn)機(jī)，對(duì)鈷基和鎳基自熔合金涂層試樣進(jìn)行低應(yīng)力多沖實(shí)驗(yàn)。為探究導(dǎo)致涂層產(chǎn)生裂紋、凹陷和鐓粗、表面蝕坑、崩落

2、等失效形式的主要原因，即涂層在多沖載荷下的塑性變形，本文對(duì)變形前后的涂層進(jìn)行了金相和掃描電鏡檢測。檢測發(fā)現(xiàn)：①?zèng)_擊后試件表層和次表層晶粒有明顯的變形，變形方向在與力軸呈約30?！?5。的方向上；②沖擊后晶界有明顯的破壞現(xiàn)象，晶粒碎化顯著；⑨涂層底部組織變化不明顯。 根據(jù)金相和電鏡檢測結(jié)果，可以設(shè)想在沖擊載荷下，施加在表層和亞表層的塑性應(yīng)變較大，位錯(cuò)逐漸被激活，形成滑移帶在擴(kuò)展過程中遇到晶界的阻礙。由于這種阻礙作用，當(dāng)沖擊次數(shù)達(dá)到

3、一定值后，障礙處的位錯(cuò)塞積到足夠數(shù)量，產(chǎn)生的總應(yīng)力促使晶粒發(fā)生剪切碎化。x射線衍射儀對(duì)熔焊層的物相分析說明：激光熔層生成了多種碳化物、硼化物、鉻化物等多元共晶化合物，具有更為復(fù)雜的相結(jié)構(gòu)。由此推斷組織中的障礙物為①微觀晶界；②具有高硬度和高屈服強(qiáng)度的碳化物和硼化物。 在涂層顯微組織多沖前后變化現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，本文從能量、多次沖擊載荷的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、溫度、晶體微觀滑移系統(tǒng)、微觀應(yīng)力分布等方面分析了低應(yīng)力多沖載荷下涂層變形機(jī)理。可歸納為：

4、①能動(dòng)理論：②多沖載荷動(dòng)態(tài)響應(yīng)理論；⑨滑移場理論；④溫升效應(yīng)，等等。在此基礎(chǔ)上提出了兩種效應(yīng)，即低應(yīng)力多沖晶粒碎化效應(yīng)和低應(yīng)力多沖類棘輪效應(yīng)。 對(duì)熔覆涂層在低應(yīng)力多沖載荷下的宏觀變形規(guī)律作初步探討。熔覆涂層試件經(jīng)刻劃網(wǎng)格后，在自制多沖試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到涂層試件在一定沖擊次數(shù)下不同深度網(wǎng)格的變形量。觀察試驗(yàn)數(shù)據(jù)的散點(diǎn)圖發(fā)現(xiàn)：當(dāng)沖擊次數(shù)N一定時(shí)，應(yīng)變率與深度成對(duì)數(shù)關(guān)系；當(dāng)涂層深度一定時(shí)；即在涂層的某一深度，應(yīng)變率和沖擊次數(shù)成指數(shù)