张翼飞
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何光宇
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王学德
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何卫锋
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柴艳
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.07.015
目的：研究TiN/Ti涂层结构变化对TC4钛合金基体冲击塑性应变的影响。方法采用有限元分析软件ABAQUS建立球形Al2 O3颗粒冲击覆有TiN/Ti涂层TC4基体的二维轴对称模型，分析涂层硬质层厚度、硬质层层数对基体在冲击过程中的等效塑性应变的影响规律。结果对于无涂层的基体，其冲击塑性应变仅发生在冲击的加载阶段，冲击塑性应变分为加载及卸载两个阶段，加载阶段基体的塑性应变由球形颗粒的冲击产生，卸载阶段基体的塑性应变由涂层硬质层的回弹产生。对于单层结构涂层，当硬质层厚度低于12μm时，随着硬质层厚度的增加，基体的塑性应变较大且呈振荡变化；当硬质层厚度超过12μm时，随着硬质层厚度的增加，基体的塑性应变减小。对于多层结构涂层，当硬质层的厚度不变，增加涂层硬质层层数使得基体的塑性应变减小。结论有限元可以模拟分析TiN/Ti涂层结构对TC4钛合金冲蚀性能影响规律，优化TiN/Ti抗冲蚀涂层的结构设计参数，对抗冲蚀涂层的结构设计及其进一步研究具有指导意义。
关键词:
抗冲蚀涂层
,
基体
,
数值模拟
,
塑性应变
,
航空发动机叶片
,
TiN/Ti涂层
曹鑫
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何卫锋
,
何光宇
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廖斌
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张虹虹
,
李应红
中国表面工程
doi:10.11933/j.issn.1007-9289.2016.04.008
为提高TC4钛合金的抗砂尘冲蚀性能,采用金属蒸汽真空弧(MEVVA)离子源注入与磁过滤真空阴极弧(FCVA)沉积复合技术、磁控溅射技术在TC4钛合金表面制备DLC、TiN涂层.采用SEM、Raman、XRD、纳米压痕仪和划痕仪等方法对涂层的物相结构、硬度、弹性模量以及与基体的结合力进行表征.在冲蚀试验平台上考核试样在不同入射角度条件下的抗砂尘冲蚀性能.结果表明:DLC涂层表面结构致密,含有大量sp3键,硬度为62.1 GPa,弹性模量为391.64 GPa,结合力达80.4 N;TiN涂层表面存在许多熔滴颗粒及空穴,硬度为22.72 GPa,弹性模量为383.18 GPa,结合力达34.7 N.30°冲蚀条件下,涂层主要是通过提高基体表面硬度来抵抗砂尘粒子的微切削作用,从而提高TC4钛合金的抗砂尘冲蚀性能.90°冲蚀条件下,涂层通过延缓基体的塑性变形来实现TC4钛合金抗砂尘冲蚀性能的提高.
关键词:
TC4钛合金
,
抗砂尘冲蚀
,
DLC涂层
,
TiN涂层
,
质量损失
