基于微观结构的热喷涂WC/Co涂层裂纹生长模拟

论文摘要

涂层微观结构特征直接影响涂层的寿命,基于涂层微观结构研究涂层裂纹扩展特征成为评价热喷涂层性能的重要问题.本文基于WC/Co涂层微观结构建立了有限元模型,并采用XFEM方法研究了单应力状态预存裂纹行了模拟,获得了涂层微观裂纹扩展的损伤规律.研究表明:在拉应力作用下,沿着WC-Co边界产生的应力集中是涂层裂纹产生的根源;WC/Co涂层浅表面（0.125b,b为涂层厚度）的水平裂纹对垂直拉应力敏感、吸收能量快,0.78b处的裂纹扩展后对应力响应迅速,因此0.125b与0.78b是WC/Co涂层裂纹生长的关键深度;在0.78b处,当初始裂纹角度0°～45°时,扩展位移逐渐减小,扩展偏转角增大,45°时存在能量积累导致角度快速偏转.在周期应力作用时,WC/Co涂层的疲劳周期随应变幅值增加而减小;应变幅值相同时,WC/Co涂层的疲劳周期随频率增加而增加.

论文目录

• 1 WC/Co涂层的磨损失效试验
• 2 WC/Co涂层磨损过程的裂纹扩展分析
•   2.1 XFEM的位移函数
•   2.2 涂层的力学模型
•   2.3 边界条件的确定
• 3 结果与讨论
•   3.1 WC/Co涂层微观结构的应变特征
•   3.2 不同深度时单轴应力作用下裂纹的扩展特征
•   3.3 不同角度时单轴应力作用下的裂纹扩展特征
•   3.4 不同单轴周期应力作用下的裂纹扩展特征
• 4 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 袁晓静,查柏林,姚春江,陈小虎,郑燃,王新军

关键词: 裂纹,有限元模拟,真实结构,等效参数,涂层

来源: 材料科学与工艺 2019年02期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 金属学及金属工艺

单位: 火箭军工程大学501室

基金: 国家自然科学基金资助项目(51405497)

分类号: TG174.4

页码: 70-76

总页数: 7

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