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恒定动能Si3N4颗粒重复冲击不同厚度TiN/Ti涂层损伤特征对比分析 预览
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作者 吕长乐 何卫锋 +4 位作者 徐伟胜 蔡振兵 廖斌 曹鑫 谭超 《表面技术》 CSCD 北大核心 2018年第12期205-213,共9页
目的研究砂粒冲击航空发动机压气机叶片不同厚度的TiN/Ti硬质涂层损伤特征与机理。方法采用Si3N4硬质球恒定动能垂直重复冲击试验方法,研究厚度对TiN/Ti涂层冲击损伤的影响。通过对比涂层动力学响应、能量吸收率、冲击坑点轮廓、H3/E2... 目的研究砂粒冲击航空发动机压气机叶片不同厚度的TiN/Ti硬质涂层损伤特征与机理。方法采用Si3N4硬质球恒定动能垂直重复冲击试验方法,研究厚度对TiN/Ti涂层冲击损伤的影响。通过对比涂层动力学响应、能量吸收率、冲击坑点轮廓、H3/E2值和损伤形貌,分析不同厚度涂层的冲击坑点损伤特征。利用ABAQUS软件仿真获得垂直冲击下涂层的应力分布。结果在调制比为9∶1的两层TiN/Ti涂层中,厚度为25μm的涂层坑点直径最大,达到382.49μm,比坑点直径最小的涂层(20μm)大了24.8%;厚度为25μm的涂层坑点最深,达到8.17μm,比坑点最浅的涂层(15μm)大了49.9%;厚度为5μm涂层的接触力峰值最大,为161.4N,比接触力峰值最小的涂层(20μm)大了26.1%。随着涂层厚度的增加,涂层的抗冲击能力先增加后减小,厚度为20μm的涂层抗冲击能力最好。冲击坑点损伤特征有三种:中心区与过渡区的疲劳剥落与疲劳磨损,边缘区的疲劳圆周裂纹与疲劳剥落,涂层/基体变形,其中,以剥落为主。结论硬质层内的应力梯度和重复交变拉/压应力导致硬质层内产生疲劳圆周裂纹和疲劳剥落,硬质层与结合层界面处的高应力梯度导致产生层间疲劳剥落。 展开更多
关键词 重复冲击 TiN/Ti涂层 动力学响应 疲劳圆周裂纹 疲劳剥落 应力梯度
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硬质颗粒重复冲击TiN/Ti涂层损伤分析 预览 被引量:1
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作者 徐伟胜 何光宇 +3 位作者 蔡振兵 廖斌 曹鑫 何卫锋 《中国表面工程》 CSCD 北大核心 2017年第5期28-35,共8页
航空发动机压气机叶片表面制备硬质涂层可显著提高其抗砂尘冲蚀性能,但砂粒高角度冲击对涂层损伤严重,易出现脆性裂纹。采用受控动能型重复冲击设备模拟硬质颗粒对涂层的高角度冲击,研究调制比、层数结构对TiN/Ti涂层冲击损伤的影响,并... 航空发动机压气机叶片表面制备硬质涂层可显著提高其抗砂尘冲蚀性能,但砂粒高角度冲击对涂层损伤严重,易出现脆性裂纹。采用受控动能型重复冲击设备模拟硬质颗粒对涂层的高角度冲击,研究调制比、层数结构对TiN/Ti涂层冲击损伤的影响,并根据涂层损伤特征、冲击力学响应以及应力分布分析涂层的破坏机理。结果表明,TiN/Ti涂层出现剥落和圆周裂纹;硬质层内部、硬质层与结合层/过渡层界面存在高的应力梯度,而冲击坑点边缘硬质层上表层受到拉应力且由于材料堆起,在重复冲击下将导致涂层的疲劳剥落和圆周疲劳裂纹。调制比、层数显著影响涂层冲击响应过程,其中不同调制比的2层涂层,调制比为3:1的抗冲击性能较好;调制比为9:1的不同层数涂层,4层结构的抗冲击性能较好。 展开更多
关键词 TiN/Ti涂层 重复冲击 发动机叶片 能量吸收率 接触力
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航空发动机叶片TiN/Ti涂层基体冲蚀响应数值模拟 预览
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作者 张翼飞 何光宇 +2 位作者 王学德 何卫锋 柴艳 《表面技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第7期81-85,共5页
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Al2O3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... 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Al2O3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栽及卸栽两个阶段.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。 展开更多
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
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TC4钛合金与多层TiN/Ti涂层的砂尘冲蚀损伤试验 被引量:3
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作者 曹鑫 王冠 +3 位作者 何卫锋 张翼飞 何光宇 杨竹芳 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期2218-2225,共8页
建了砂尘冲蚀试验系统,采用粒子成像测速方法获得了气体压力和砂尘速度之间的关系,并在砂尘质量浓度为28.91g/m^3,速度为80m/s,冲蚀角度为30°的条件下,对TC4钛合金和多层TiN/Ti涂层进行了冲蚀试验.结果表明:TC4钛合金抗冲蚀损伤... 建了砂尘冲蚀试验系统,采用粒子成像测速方法获得了气体压力和砂尘速度之间的关系,并在砂尘质量浓度为28.91g/m^3,速度为80m/s,冲蚀角度为30°的条件下,对TC4钛合金和多层TiN/Ti涂层进行了冲蚀试验.结果表明:TC4钛合金抗冲蚀损伤能力较差,平均质量损失率达0.7mg/min.多层TiN/Ti涂层可承受砂尘冲蚀200min以上,且TiN/Ti调制比为1∶3涂层的抗冲蚀能力优于调制比为1∶1的涂层.砂尘粒子垂直冲击速度分量引起的微区剥落是涂层冲蚀损伤的主要原因,增加多层涂层韧性是提高其抗冲蚀性能的关键. 展开更多
关键词 钛合金 砂尘冲蚀 损伤 多层TiN/Ti涂层 质量损失率
TiN/Ti复合涂层高温微动磨损特性研究 预览 被引量:5
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作者 古柏林 刘捍卫 +2 位作者 朱旻昊 张鹏程 周仲荣 《中国表面工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期 89-94,共6页
采用等离子体浸没离子注入和沉积技术(PIII&D),在1Cr18Ni9Ti不锈钢上制备TiN/Ti复合涂层,用X射线光电子能谱仪(XPS)、X衍射(XRD)、俄歇能谱仪(AES)、扫描电镜(SEM)、激光共焦扫描显微镜(LCSM)对大气氛围中在室温、200℃和... 采用等离子体浸没离子注入和沉积技术(PIII&D),在1Cr18Ni9Ti不锈钢上制备TiN/Ti复合涂层,用X射线光电子能谱仪(XPS)、X衍射(XRD)、俄歇能谱仪(AES)、扫描电镜(SEM)、激光共焦扫描显微镜(LCSM)对大气氛围中在室温、200℃和400℃的微动磨损特性进行了研究,结果表明:TiN/Ti复合涂层主要有Ti、TiN和Ti2N三种物相,涂层表面层的钛元素主要是以TiN和TiO2的形式存在,涂层与基材之间有一个Ti,N,Fe,Cr元素的过渡层;在部分滑移区,温度对复合涂层的磨损影响不显著,并且涂层的摩擦因数较低,磨损量较小,表现很好的耐磨性;在滑移区,随着温度的升高,复合涂层摩擦因数和磨损体积增加;在400℃由于该涂层被磨穿,其磨损体积比基材还大,其磨损机制主要表现为剥层磨损、氧化磨损和磨粒磨损。 展开更多
关键词 TiN/Ti复合涂层 高温 微动磨损 部分滑移区 滑移区
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等离子体浸没离子注入与沉积TiN/Ti复合涂层高温微动磨损特性研究 预览 被引量:4
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作者 王允江 刘捍卫 +2 位作者 张鹏程 邱绍宇 朱旻昊 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2007年第8期 77-80,84,共5页
采用等离子体浸没离子注入与沉积技术(PIII&D),在T225NG钛合金基材上制备了TiN/Ti复合涂层.对沉积涂层的组织和化学成分作了XPS和AES分析,用扫描电镜SEM、能谱仪EDS和激光共焦扫描显微镜(LCSM)对该涂层大气氛围中室温(25 ℃),200... 采用等离子体浸没离子注入与沉积技术(PIII&D),在T225NG钛合金基材上制备了TiN/Ti复合涂层.对沉积涂层的组织和化学成分作了XPS和AES分析,用扫描电镜SEM、能谱仪EDS和激光共焦扫描显微镜(LCSM)对该涂层大气氛围中室温(25 ℃),200 ℃和400 ℃的微动磨损特性与基材进行了对比研究.结果表明:复合涂层中的组织为TiN和TiO2;在部分滑移区和混合区,PIII&D TiN/Ti复合涂层摩擦因数随温度升高而降低,在滑移区,涂层摩擦因数波动较大,温度对基材摩擦因数影响不明显.在部分滑移区磨损轻微,在混合区和滑移区,涂层磨损机制以剥层和氧化磨损为主,局部存在磨粒磨损. 展开更多
关键词 微动磨损 温度 T225NG钛合金 TiN/Ti复合涂层
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