超音速等离子喷涂层的接触疲劳失效研究进展.pdf

第40卷第4期
全属熟
Vol. 40 No 4
2015年
4
HEAT TREATMIENT OF METALS
April 2015
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测时与分析超音速等离子喷涂层的接触疲劳失效研究进展
李楠楠,李国禄,王海斗2,康嘉杰
(1.河北エ业大学材料科学与工程学院,天津300130
2.装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点实验室,北京100072;
3.中国地质大学(北京)工程技术学院,北京100083)
摘要:介绍了超音速等离子喷涂层在服役过程中常见的4种疲劳失效形式(表面磨损、点蚀、分层和剥落)及其发生的机理。综述了
涂层结构完整性对疲劳失效的影响,即粗糙度、孔隙率和微裂纹对疲劳失效的作用机制。总结了不同的服役条件(接触应力、润滑
状态)对疲劳磨损失效的影响规律,展望了接触疲劳失效机制的研究方向,指出应从涂层内部结构和服役条件来揭示疲劳损伤
机理
关键词:超音速等离子喷涂;接触疲劳;结构完整性
中图分类号:TG174文献标志码:A文章编号:0254-6051(2015)04-0174-07
Research progress in contact fatigue failure of supersonic plasma spraying coating
Li Nannan, Li Guolu, Wang Haidou", Kang Jiajie
(1. School of Materials Science and Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China;
2. National Key Lab for Remanufacturing, Academy of Armored Forces Engineering, Beijing 100072, China
3. School of Engineering and Technology, China University of Geosciences, Beiing 100083, China)
Abstract: Four fatigue failure common forms of the supersonic plasma spray coating(surface abrasion, pitting, delamination and spalling
during the service were described, and the mechanism of cach failure mode was pointed out. Then effects of the structural integrity, such as
toughness, porosity and miero-cracks of coating on the fatigue failure mechanism were summarized The different service conditions(contact
stress, lubrication )influencing fatigue wear failure were also concluded. Finally, the research direction of fatigue failure mechanisms were
also discussed and point out that the mechanism of fatigue damage from the internal structure of the coating and service conditions should be
studied further
Key words supersonic plasma spraying; contact fatigue; structural integrity
随着制造业和再制造技术的不断发展,提高零件音速等离子喷涂技术的出现,为制备高性能涂层带来
表面抗疲劳能力日益成为人们关注的话题2。等离了希望。超音速等离子喷涂技术是通过利用专门设计
子喷涂技术是20世纪50年代末期开始发展起来的,的喷枪和与之相匹配的电源控制系统,通过一次或多
与其他热喷涂技术(火焰喷涂、电弧喷涂)相比,它的次供入较高压力、大流量的工作气体,经过一级或多级
主要特征在于该技术是采用等离子焰流为嚙涂热源喷嘴拉长电弧,使电弧在强烈的机械、自磁和热压缩作
的。由于等离子焰流温度高、能量集中,因此采用该技用下,得到能量密度非常高的超音速等离子射流的喷
术可以熔化各种难熔的喷涂材料,制备出结构致密、涂涂技术。因其具有焰流温度高(10000C以上)、粒
层结合艮好的工作层。日前,等离子喷涂技术制备的子飞行速度快(400~800m/s)、沉积效率高等特点,
热障涂层、耐磨耐蚀涂层等特殊条件下应用的涂层,已所以在众多热喷涂手段中超音速等离子喷涂技术得到
广泛应用于航空航天、石油、化工等领域?。但随着了迅速的发展。与传统大气等离子喷涂技术相比,超
社会的发展和工作条件的日益苛刻,普通大气等离子音速等离子喷涂技术制备的涂层,具有显微硬度高,孔
喷涂技术制备的涂层已不能满足生产实际的需要,超隙率低,抗疲劳性能良好的特性
虽然超音速等离子喷涂技术制备的涂层,在抗接
收稿日期:2014-09
基金项目:国家自然科学基金(51275151);国家重点基础研究发展计划
触痃劳性能方面要优于其他热喷涂技术,但涂层在服
(973计划)(2011CBO13405);国家杰出青佧科学基金(51125023)
役过程中仍而临着接触疲劳失效问题,严重影响涂层
作者简介:李楠椭(199ー),男,预土士研究生,キ要从事表面工程研究工的寿命和服役安全,因此,国内外学者对超音速等离子
作,F-mail: Inhb(@@126.c0m。通讯作者:李国禄,教授,联系电话:022-
60201664,E-mailliguolu@hebut.edu.cn
唢涂层的接触疲劳失效行为给予了广泛关注。本文综
doi:10.13251/Jj.issn.0254-6051.2015.04.042
述了国内外学者在此方向的研究进展,并展望了未来