電火花沉積涂層典型缺陷的形成機理與工藝控制研究
發(fā)布時間：2021-10-09 18:57
由于電火花沉積技術具有操作便捷及實用性強等特點,在金屬零件表面修復、強化、開發(fā)熱障及非晶涂層等功能性涂層方面具有顯著的經濟價值。然而,由于電火花沉積涂層內部缺陷的存在嚴重制約了它的進一步發(fā)展,研究控制涂層缺陷的方法迫在眉睫。本文利用電火花沉積技術制備涂層,并對涂層形貌進行觀察,分析了涂層缺陷的形成原因;通過大量實驗,比較不同工藝下涂層缺陷情況,并基于數學統計方法進行了參數優(yōu)化和顯著性分析。本文的主要研究內容和結論如下:（1）利用電火花沉積技術制備了具有一定厚度的TA2涂層。通過觀察涂層表面和截面形貌發(fā)現,涂層中主要存在微裂紋、孔隙和未熔合三種缺陷。裂紋在涂層表面呈網狀分布,并且部分裂紋在擴展時可能形成二次裂紋;從截面觀察,裂紋形態(tài)可分為橫向和縱向兩種,且裂紋只在涂層中出現;孔隙缺陷主要分布在涂層下部,且多數孔隙缺陷為氣孔類缺陷,形狀基本為規(guī)則的圓球形孔洞;而未熔合缺陷形狀不規(guī)則,內部往往會伴隨夾雜物的出現。（2）沉積層裂紋產生的主要原因是由于電火花沉積技術熱影響區(qū)小、冷卻速度快的特點導致應力容易在涂層內積累,當涂層局部區(qū)域的塑性不足以承受應力所引起的應變時,裂紋產生;氣孔缺陷的形成,既...
【文章來源】：浙江工業(yè)大學浙江省
【文章頁數】：94 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
表面涂層技術
且由于激光熔覆層與電火花沉積涂層的形成機理相似，其缺陷控制理論技術可以借鑒。因此，在收集電火花沉積涂層缺陷控制的研究工作時也整分有關激光熔覆層缺陷控制的研究文獻。.1 裂紋缺陷控制的研究現狀在電火花沉積過程中，由于材料的熔化及凝固行為都在很短的時間內進此裂紋、孔隙、未熔合等冶金缺陷容易在涂層中形成。而裂紋缺陷則是涂常見、破壞性最大的一種缺陷，裂紋一旦產生，將在沉積層間擴展，嚴重層的性能，裂紋問題已成為制約電火花沉積技術進一步走向工業(yè)化的瓶頸如何實現對電火花沉積涂層裂紋的控制是推廣其應用在工業(yè)上的首要問題Fu 和 Zhang 等人[12]利用激光熔覆技術在 40Cr 鋼表面制備出 Ni60 硬質覆層，如圖 1-2 所示。通過理論推導及觀察熔覆層內裂紋的分布，分析了覆層裂紋產生的物理機制，討論了有關裂紋形成的影響因素。研究結果表應力是裂紋形成的主要原因，而影響裂紋形成的關鍵因素則是激光功率，徑和掃描速度。當其他參數保持不變時，熔覆層的開裂率與激光功率成正與光斑直徑和掃描速度成反比。
浙江工業(yè)大學碩士學位論文一系列 WC-Co 涂層，目的是確定工藝參數（包括電壓，占空比和頻率）形貌的影響。實驗結果表明，涂層開裂主要與電壓的大小有關，隨著電火的增加，涂層中發(fā)生橫向開裂的風險增加。另外，低能量下的涂層裂紋形能量下的涂層裂紋形態(tài)有顯著區(qū)別，在低能量下裂紋形態(tài)主要表現為橫；而在高能量下，裂縫形態(tài)更可能是縱向的，如圖 1-3 所示。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鈦及鈦合金表面增強技術的研究進展[J]. 王飛,張超,周隱玉,李凱. 熱加工工藝. 2017(18)
[2]微弧火花沉積3種不同MCrAlY涂層的組織與性能評價（英文）[J]. 謝玉江,王德,王明生,葉威. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(06)
[3]電火花加工單脈沖放電通道直徑擴展規(guī)律研究[J]. 常偉杰,陳遠龍,張建華,徐斌,方明. 機械工程學報. 2016(09)
[4]TA2表面電火花沉積Zr/WC復合涂層特性及界面行為研究[J]. 吳公一,張占領,孫凱偉,于華,邱然鋒,石紅信,張柯柯. 表面技術. 2016(01)
[5]電火花沉積技術國內外研究的最新進展[J]. 孫凱偉,張琪娜,涂益民,于華,溫海露,王帥. 焊接技術. 2014(08)
[6]電火花表面改性對AZ91D鎂合金電弧噴涂鋁涂層耐蝕性的影響[J]. 趙建華,王自紅,蓋銳. 稀有金屬. 2014(01)
[7]鉑銥合金與316L不銹鋼微激光點焊氣孔形成機理[J]. 黃永德,何鵬,林鐵松,馮吉才,Y.Norman Zhou. 稀有金屬材料與工程. 2013(10)
[8]鋁合金電火花沉積層的組織和抗空蝕性能[J]. 王維夫,陳軍,徐賢統,周華僑,鄭玉貴. 材料熱處理學報. 2013(06)
[9]M CrAlY/TaC Metal Matrix Composite Coatings Produced by Electrospark Deposition[J]. Yujiang XIE,Yanhong YANG,Mingsheng WANG,Jian HOU. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2013(02)
[10]電火花沉積Fe48Cr16Mo15C17B4非晶合金涂層的微觀組織和性能[J]. 聶英石,李文,李登科,張波,朱正旺. 材料研究學報. 2013(01)
碩士論文
[1]磁場輔助電火花表面強化技術及實驗研究[D]. 郝越峰.太原理工大學 2015
本文編號：3426832
【文章來源】：浙江工業(yè)大學浙江省
【文章頁數】：94 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
表面涂層技術
且由于激光熔覆層與電火花沉積涂層的形成機理相似，其缺陷控制理論技術可以借鑒。因此，在收集電火花沉積涂層缺陷控制的研究工作時也整分有關激光熔覆層缺陷控制的研究文獻。.1 裂紋缺陷控制的研究現狀在電火花沉積過程中，由于材料的熔化及凝固行為都在很短的時間內進此裂紋、孔隙、未熔合等冶金缺陷容易在涂層中形成。而裂紋缺陷則是涂常見、破壞性最大的一種缺陷，裂紋一旦產生，將在沉積層間擴展，嚴重層的性能，裂紋問題已成為制約電火花沉積技術進一步走向工業(yè)化的瓶頸如何實現對電火花沉積涂層裂紋的控制是推廣其應用在工業(yè)上的首要問題Fu 和 Zhang 等人[12]利用激光熔覆技術在 40Cr 鋼表面制備出 Ni60 硬質覆層，如圖 1-2 所示。通過理論推導及觀察熔覆層內裂紋的分布，分析了覆層裂紋產生的物理機制，討論了有關裂紋形成的影響因素。研究結果表應力是裂紋形成的主要原因，而影響裂紋形成的關鍵因素則是激光功率，徑和掃描速度。當其他參數保持不變時，熔覆層的開裂率與激光功率成正與光斑直徑和掃描速度成反比。
浙江工業(yè)大學碩士學位論文一系列 WC-Co 涂層，目的是確定工藝參數（包括電壓，占空比和頻率）形貌的影響。實驗結果表明，涂層開裂主要與電壓的大小有關，隨著電火的增加，涂層中發(fā)生橫向開裂的風險增加。另外，低能量下的涂層裂紋形能量下的涂層裂紋形態(tài)有顯著區(qū)別，在低能量下裂紋形態(tài)主要表現為橫；而在高能量下，裂縫形態(tài)更可能是縱向的，如圖 1-3 所示。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鈦及鈦合金表面增強技術的研究進展[J]. 王飛,張超,周隱玉,李凱. 熱加工工藝. 2017(18)
[2]微弧火花沉積3種不同MCrAlY涂層的組織與性能評價（英文）[J]. 謝玉江,王德,王明生,葉威. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(06)
[3]電火花加工單脈沖放電通道直徑擴展規(guī)律研究[J]. 常偉杰,陳遠龍,張建華,徐斌,方明. 機械工程學報. 2016(09)
[4]TA2表面電火花沉積Zr/WC復合涂層特性及界面行為研究[J]. 吳公一,張占領,孫凱偉,于華,邱然鋒,石紅信,張柯柯. 表面技術. 2016(01)
[5]電火花沉積技術國內外研究的最新進展[J]. 孫凱偉,張琪娜,涂益民,于華,溫海露,王帥. 焊接技術. 2014(08)
[6]電火花表面改性對AZ91D鎂合金電弧噴涂鋁涂層耐蝕性的影響[J]. 趙建華,王自紅,蓋銳. 稀有金屬. 2014(01)
[7]鉑銥合金與316L不銹鋼微激光點焊氣孔形成機理[J]. 黃永德,何鵬,林鐵松,馮吉才,Y.Norman Zhou. 稀有金屬材料與工程. 2013(10)
[8]鋁合金電火花沉積層的組織和抗空蝕性能[J]. 王維夫,陳軍,徐賢統,周華僑,鄭玉貴. 材料熱處理學報. 2013(06)
[9]M CrAlY/TaC Metal Matrix Composite Coatings Produced by Electrospark Deposition[J]. Yujiang XIE,Yanhong YANG,Mingsheng WANG,Jian HOU. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2013(02)
[10]電火花沉積Fe48Cr16Mo15C17B4非晶合金涂層的微觀組織和性能[J]. 聶英石,李文,李登科,張波,朱正旺. 材料研究學報. 2013(01)
碩士論文
[1]磁場輔助電火花表面強化技術及實驗研究[D]. 郝越峰.太原理工大學 2015
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