钴磷合金镀层在热循环中组织和性能的变化

选用3Cr2W8V为基体材料,对其进行钴磷化学镀,研究了该镀层在680～20℃热循环试验中组织和性能的变化。结果表明,Co-P合金镀层经过一定的循环次数后析出Co2P及CoP2等磷化物;粗大的磷化物与镀层的相界面为热裂纹形成及优先扩展的区域;镀层的表面硬度随热循环次数的增多而下降;镀层的厚度影响材料的热疲劳寿命;镀层随热循环次数的增多而破坏加剧,最终与基体分离,使基体受损。     

Co-P合金镀层热疲劳裂纹萌生扩展的研究

对钢结硬质合金表面进行Co-P合金化学镀,对镀层进行25～680℃的热疲劳试验,研究了热疲劳裂纹在镀层的萌生与扩展特征。结果表明:热裂纹的出现包括孕育期、萌生期与扩展期;热裂纹优先在镀层表面应力最集中的区域萌生;在热裂纹萌生和扩展的同时伴随着氧化腐蚀,氧化腐蚀缩短裂纹的孕育期,促进裂纹的萌生。     

铸铁表面Ni/WC铸渗层的热疲劳性能研究

为了满足工况条件对表面功能材料在高温、摩擦和激冷激热等方面的要求,采用负压铸渗法在铸铁表面制备了Ni／WC复合渗层,观察了渗层与基体结合形貌,研究了渗层的热疲劳性能。结果表明：在热循环过程中,渗层与基体表面出现了不同程度的氧化现象,裂纹开始出现的热循环次数随着渗层中WC含量的增加而增加,表面复合渗层最终剥落破损的热循环次数随着WC含量的增加呈先增加后减少的趋势。     

铜合金表面Ni基铸渗层的热疲劳行为研究

研究了铜基表面镍基渗层的热疲劳性能。结果表明:热循环次数小于20次时,渗层表面主要产生氧化,无裂纹产生;当热循环次数超过50次时,渗层与基体的结合界面处以及渗层的表面会产生微裂纹,渗层越厚,渗层与基体的结合界面处出现微裂纹的时间越早;多次热循环后在渗层与基体的结合处出现蚀坑,渗层的损伤形式主要为应力腐蚀。     

铜合金表面Fe基铸渗层的热疲劳性能研究

用负压铸渗法制备了铜合金表面铁基渗层并研究了其热疲劳性能.结果表明:热循环次数小于20次时,渗层表面出现一定程度的氧化.无微裂纹产生:当热循环次数超过60次时,渗层与基体的结合界面处以及渗层表面会产生微裂纹;渗层表面及渗层与基体的结合界面处第一次出现微裂纹的时间随渗层厚度增加而不同程度的提前.     

高铬铁素体耐热钢的热疲劳与相变

试验研究了高铬铁素体耐热钢的热疲劳与γ、α相变的关系，发现有相变的热循环热疲劳裂纹发生在试样外缘，裂纹长度及变形量均较小，无相变的热循环疲劳裂纹发生在试样中心，裂纹长度及变形量均较大，无相变的Ｃｒ２６钢表面呈严重的龟裂现象，试验证明，相变并不加剧高铬铁素体耐热钢的热疲劳破坏，其机理是相变应力部分抵消热循环过程中产生的热应力。     

高温热循环对Ti-22Al-25Nb合金板材性能的影响

通过设计700℃×1 h热循环疲劳试验,研究了700℃热循环对Ti-22Al-25 Nb合金板材室温性能和组织的影响规律。结果表明：700℃热循环后会在Ti-22Al-25 Nb合金板材表面形成氧化层,在氧化层与基体间形成脆性层,热循环次数越多,氧化层与脆性层越厚,室温强度与屈服强度越低;室温伸长率随着循环次数增多而降低,在热循环100次后降为2%,之后在热循环500次以内可保持在2%以上。     

EB-PVD热障涂层热循环性能评价方法研究

制备8批次EB-PVD双层结构热障涂层试样,采用循环加热快速冷却实验装置模拟热障涂层服役环境,开展了热障涂层试样在不同热循环保温时间条件下的热循环性能评价实验,采用指数下降的数学模型对热循环实验数据进行拟合分析,获得了表征热障涂层试样静态氧化性能和热疲劳性能的物理量。结果表明,在本实验工艺条件下制备的不同批次热障涂层试样的静态氧化性能和热疲劳性能具有不同的匹配关系,热障涂层试样静态氧化性能总体估计值为(677±194)h,热疲劳性能总体估计值为(6789±1818)次。     

发动机排气歧管失效分析

材料为高硅钼球铁的某汽车发动机排气歧管在热循环试验中发生开裂。对失效歧管进行了宏观及微观断口分析,并与热循环试验时未开裂的排气歧管进行了对比和进行了热模拟试验。结果表明,排气歧管热循环试验开裂为高温氧化和腐蚀疲劳所致,还与歧管材料中的异形石墨对抗高温氧化性能的负面影响和珠光体的分解及组织疏松使得热疲劳性能下降有关。通过改进铸造工艺和适当提高所用球铁的Si、Mo含量以改善高温综合性能,避免了歧管热循环试验时的开裂现象。     

EB-PVD热障涂层热循环性能评价方法研究

制备8批次EB-PVD双层结构热障涂层试样,采用循环加热快速冷却实验装置模拟热障涂层服役环境,开展了热障涂层试样在不同热循环保温时间条件下的热循环性能评价实验,采用指数下降的数学模型对热循环实验数据进行拟合分析,获得了表征热障涂层试样静态氧化性能和热疲劳性能的物理量.结果表明,在本实验工艺条件下制备的不同批次热障涂层试样的静态氧化性能和热疲劳性能具有不同的匹配关系,热障涂层试样静态氧化性能总体估计值为(677±194)h,热疲劳性能总体估计值为(6789±1818)次.     

Evaluation of interfacial strength by an instrumented indentation method and its application to an actual TBC vane

The thermal fatigue behaviour of an air plasma sprayed thermal barrier coating was investigated. And also the interfacial strengths of thermal barrier coated specimens subjected to thermal fatigue, as well as a retired TBC vane were also evaluated by means of an instrumented indentation machine. The results indicated that, (1) the TGO grew at the interface during thermal fatigue cycle as a function of the exposure time at elevated temperature; (2) the microcracks were initiated in the top coating and at the...     

涂覆WC-17Co涂层的Ni718合金在不同环境温度中的疲劳性能

利用超音速火焰喷涂技术在Ni718合金表面制备WC-17Co涂层.利用反复弯曲试验分析25,150,300℃条件下涂覆WC-17Co涂层Ni718合金疲劳性能,利用扫描电镜、X射线衍射仪分析涂层的断口形貌和相组成,并利用剥层法测量涂层中残余应力分布.结果表明,相同应变量条件下试样的疲劳寿命随着温度的升高而降低;循环载荷作用下裂纹由涂层表面产生,向基体方向扩展,最终形成整体断裂;室温至300℃温度范围内,涂层不会发生相变,但是随环境温度上升涂层中的残余压应力呈现下降趋势,这种趋势使得涂层中裂纹的扩展速度增加,最终导致疲劳寿命下降.     

真空熔烧镍基合金—碳化铬复合涂层抗疲劳性能的研究

研究了用真空熔烧法制得的镍基合金－碳化铬复合涂层的热疲劳行为。结果表明,复合涂层的热疲劳行为与热循环上限温度、涂层厚度有关。随涂层厚度减薄,热疲劳抗力增加,随热循环上限温度升高,其热疲劳抗力降低,裂纹扩展由快到慢,最后停止,热疲劳裂纹有沿相界面开裂的特征,复合涂层具有高的抗氧化性。     

喷涂层下基体疲劳裂纹的超声红外热成像检测

目的 验证一种喷涂层下基体疲劳裂纹红外热成像识别方法。方法 综合采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法,基于热波传导理论分析超声波激励下基体裂纹产生的热波与喷涂层裂纹产生的同频率热波,在向涂层表面传播过程中发生的叠加干涉效应,以及由此导致的表面热波相位偏移现象。采用数值模拟手段研究涂层裂纹热波与基体裂纹热波之间的叠加干涉规律,开展喷涂层下基体疲劳裂纹的超声红外热成像检测试验验证该方法的有效性。结果 受到脉冲超声波激励后,基体裂纹与涂层裂纹产生的热波向表面传导过程中会发生叠加干涉效应,并导致涂层表面热波相位发生偏移,低频热波相位偏移现象比高频热波更加明显。结论 采用涂层表面热波相位特征识别涂层下基体中的疲劳裂纹是一种可行且高效的方法。     

车轮铸钢铁基合金涂层改善热疲劳损伤的强化机制

用扫描电镜分析研究了铁基合金涂层对车轮铸钢材料抗热疲劳损伤机制的影响.结果表明,铁基涂层试样表面出现一些腐蚀坑和微裂纹,但并未出现剥落现象,涂层有效地阻碍了微裂纹向基体的传播,较好地避免了基体材料的热疲劳损伤.而在同等条件下未涂层试样不论是表面还是断口处都已遭受了较为严重的破坏.     

H13钢等离子堆焊Ni60A/Cr3C2覆层的磨损及热疲劳性能

采用等离子堆焊技术在H13钢基体表面上制备了Ni60A/Cr₃C₂堆焊覆层,研究了覆层的磨损行为和热疲劳性能。在600 ℃下销盘试验的结果表明,镍基碳化铬复合覆层的耐磨性是Ni60A堆焊覆层的2.8倍和基材H13钢的11.6倍。镍基覆层可以显著降低H13钢的摩擦因数,加入碳化铬则会削弱覆层的摩擦性能。随着磨损的进行,主要磨损机理从氧化磨损演变为磨粒磨损和粘着磨损。在800 ℃到室温下的热疲劳测试结果表明,镍基碳化铬复合覆层在48个热循环后疲劳裂纹达到200 μm,早于镍基覆层的62次。这说明高温氧化促进热疲劳裂纹的产生。碳化铬增强相从镍基上剥离,导致镍基复合覆层热疲劳性能下降。     

The effect of residual stress in HVOF tungsten carbide coatings on the fatigue life in bending of thermal spray coated aluminum

One factor that affects the suitability of tungsten carbide (WC) coatings for wear and corrosion control applications is the fatigue life of the coated part. Coatings, whether anodized or thermal spray coated, can reduce the fatigue life of a part compared to an uncoated part. This study compares the fatigue life of uncoated and thermal spray coated 6061 Al specimens. The relation between the residual stress level in the coating and the fatigue life of the specimen is investigated. Cyclic bending tests were performed on flat, cantilever beam specimens. Applied loads placed the coating in tension. Residual stress levels for each of the coating types were determined experimentally using the modified layer removal method. Test results show that the fatigue life of WC coated specimens is directly related to the level of compressive residual stress in the coating. In some cases, the fatigue life can be increased by a factor of 35 by increasing the compressive residual stress in the coating.     

超音速火焰喷涂WC涂层抗热疲劳性能的研究

采用HVOF技术喷涂了WC涂层,并对涂层的抗热疲劳行为进行了研究.试验结果表明,HVOF涂层经过15次整体热震试验后,涂层均保持完好无损,未出现裂纹及剥落等任何缺陷;而等离子喷涂的WC涂层经过3次热震试验后就基本开裂和脱落.这充分说明了HVOF涂层具有非常高的抗热疲劳性能.     

钛合金表面电弧离子镀TiAlN涂层的耐高温性能

采用独立的高纯钛靶和铝靶,在TC4钛合金基材表面以电弧离子镀工艺沉积制备了TiAlN涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)对比分析了钛合金基体和涂层热疲劳及氧化前后的表面形貌,利用能谱仪(EDS)分析了氧化前后的表面成分变化,利用X射线衍射(XRD)分析了氧化前后的相结构。结果表明,TiAlN涂层表现出很好的高温抗氧化性能和热疲劳抗力,显著改善了TC4钛合金在高温环境下的使用性能。     

Thermal fatigue resistance of plasma sprayed yttria-stabilised zirconia onto borided hot work tool steel, bonded with a NiCrAlY coating: Experiments and modelling

Repeated fast surface temperature transients can damage the materials and/or their surface treatments by thermal fatigue. This happens in aluminium diecasting devices. One conducted thermal fatigue tests with samples of hot work tool steel, respectively untreated, simply borided and protected by a multi-layer. In the last case, top coat is yttria stabilised zirconia (YSZ), followed by a nickel superalloy and then a borided layer (undercoat). The zirconia coating was applied with plasma spray. The multi-layer showed poor resistance during the thermal fatigue tests. Better understanding these tests and the resulting thermal fatigue observed on the treated materials was achieved by a lifetime model based on Coffin-Manson equations.