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        預(yù)熱對(duì)陶瓷涂層殘余應(yīng)力的影響

        發(fā)布時(shí)間:2021/09/01 熱噴涂知識(shí) 標(biāo)簽:熱噴涂涂層殘余應(yīng)力瀏覽:2452

        殘余應(yīng)力(Residual Stress) 是消除外力或不均勻的溫度場等作用后仍留在物體內(nèi)的自相平衡的內(nèi)應(yīng)力。

        殘余應(yīng)力的檢測國內(nèi)外均已開展多年,其測定方法可分為機(jī)械測定法和物理測定法。

        機(jī)械測定法測定時(shí)須將局部分離或分割使應(yīng)力釋放,這就要對(duì)工件造成一定損傷甚至破壞,典型的有切槽法和鉆孔法,這方面技術(shù)成熟,理論完善。其中尤以小直徑盲孔法因?qū)ぜp傷較小、測量較可靠,已成為現(xiàn)場實(shí)測的一種標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法(見ASTM E837-99)。

        物理測定法主要有射線法、磁性法、超聲波法,以及壓痕應(yīng)變法(GB/T 24179-2009),均屬于無損檢測方法。壓痕應(yīng)變法采用電阻應(yīng)變片作為測量用敏感元件,在應(yīng)變花中心部位采用沖擊加載制造壓痕以代替鉆孔,通過應(yīng)變儀記錄壓痕區(qū)外彈性區(qū)應(yīng)變增量的變化,從而獲得對(duì)應(yīng)于殘余應(yīng)力大小的真實(shí)彈性應(yīng)變,求出殘余應(yīng)力的大小。從已有工程應(yīng)用結(jié)果看,這類方法既有應(yīng)力釋放法的優(yōu)點(diǎn),測試設(shè)備相對(duì)簡單,測試結(jié)果準(zhǔn)確可靠,又有物性法的優(yōu)點(diǎn)。

        在等離子噴涂工藝中,殘余應(yīng)力分別來自于預(yù)熱、熱噴涂成型至涂層冷卻,這兩個(gè)階段。其最主要的誘因還是基材和面層材料熱膨脹系數(shù)不同。我們以氧化鉻涂層為例,在 0-1000攝氏度范圍內(nèi),氧化鉻的熱膨脹系數(shù)9.5×10-6/℃,而一般合金基材熱膨脹系數(shù)10~20×10-6/℃之間。當(dāng)熱噴涂完成后,至冷卻到室溫階段,面層與基材之間的熱膨脹系數(shù)差,會(huì)引起熱應(yīng)力,又叫溫變應(yīng)力。

        在制備陶瓷面層之前,我們先噴一層過渡材料,就是為了平衡基材和面層之間的熱膨脹系數(shù)差進(jìn)而降低殘余應(yīng)力,以免誘發(fā)界面處的裂紋擴(kuò)展,使涂層在這些區(qū)域萌發(fā)分層及開裂。、

        預(yù)熱階段,通常發(fā)生的是淬火應(yīng)力,較高的基體溫度可使粉體粒子充分沉積、形成致密涂層,但是過猶不及:過高和較低的預(yù)熱溫度都不足以使基體獲得涂層成型時(shí)的穩(wěn)定溫度——縮小熱噴涂時(shí)基體和面層的溫度差,才會(huì)減少淬火應(yīng)力,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),較低的預(yù)熱溫度,涂層成型的溫度越高,淬火應(yīng)力也會(huì)增大。

        通常,預(yù)熱溫度不超過160攝氏度,時(shí)間不超過20秒。

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