第十四届全国表面工程大会

442 / 2022-10-15 19:00:08

超音速火焰喷涂WC-12Ni涂层界面结合强度拉伸和压痕法评价研究

超音速火焰喷涂；WC-12Ni涂层；涂层结合强度；无粘结剂拉伸法；压痕测试法

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涂层与基体界面结合强度决定了涂层零件服役条件下的抗冲击、耐磨损、抗腐蚀等性能。考虑涂层结合强度的常规粘结剂拉伸测试方法难以满足高结合强度热喷涂涂层的评价需求，采用改进的销-环式无粘结剂拉伸法，进行超音速火焰喷涂WC-12Ni硬质合金涂层与17-4PH马氏体不锈钢基体界面结合强度测量，结合压痕法测量的涂层表面、横截面及界面断裂韧性变化规律研究了不同涂层厚度对结合强度测量结果的影响。建立有限元模型对销-环式无粘结剂拉伸实验进行模拟，分析拉伸过程中涂层的破坏模式。拉伸实验结果表明，涂层厚度以步长100 μm从100增至500 μm的5组涂层中，100 μm涂层均发生涂层内聚与界面粘着失效的混合破坏模式，200 μm涂层出现了内聚-粘着混合失效或粘着失效的破坏模式；300~500 μm涂层仅发生粘着失效，以此确定的涂层结合强度值范围为58~100 MPa。拉伸过程的有限元模拟分析表明，与厚涂层相比，薄涂层表面会出现一定幅值的拉应力。薄、厚涂层表面/横截面断裂韧性与界面断裂韧性测量值的大小对比关系，验证了拉伸实验在轴向加载时，较厚涂层对整个厚度抗剪切破坏的能力高于抗拉伸破坏能力。该实验为建立综合的涂层结合强度评价方法进一步优化涂层沉积参数提供基础数据。