C/C材料表面ZrB2-SiC功能梯度涂层残余应力分析

• 作者: 牛亚然 谢玲玲 郑学斌 陈文亮 黄贞益
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 功能梯度涂层 成分分布指数 残余热应力 有限元分析
• 年，卷（期）: 2016,（12）
• 所属期刊栏目: 表面强化及功能化
• 页码范围: 97-103
• 分类号: TG113.25
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.12.016

摘要

目的 以C/C复合材料为基体,设计ZrB2-SiC功能梯度材料.方法 利用Ansys软件对等离子喷涂ZrB2-SiC功能梯度涂层在沉积过程中产生的残余应力进行数值模拟,分析成分分布指数p和梯度层厚度t对梯度涂层残余应力的影响;并通过基于悬臂梁理论的热应力解析,计算与基体接触的涂层在涂层与基体厚度比λ不同时的残余应力值.结果 模拟分析结果表明,在涂层与基体的界面,梯度层的厚度对轴向压应力影响不大,径向压应力和切向应力均随厚度的增加而增大,在边缘区域应力集中较为严重,易产生层间破坏;纯ZrB2层为表面层,其应力主要为径向压应力,且沿径向逐渐减小至0,到边缘处又突变为拉应力,并随p的增大而减小.对比解析法分析可得两者计算的与基体接触的涂层内部的残余应力随λ的增大都是逐渐降低的,这符合涂层内部的应力分布原理.根据优化设计,获得功能梯度材料在各梯度层厚度d为0.1～0.2mm,成分梯度指数为4时的热应力变化缓和效果较好.结论 基于悬臂梁理论的解析解可以很好地评估热应力,并验证了该模拟的正确性.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	陈文亮	南京航空航天大学机电学院	120	805	14.0	21.0
2	黄贞益	安徽工业大学冶金工程学院	119	345	9.0	14.0
3	郑学斌	中国科学院上海硅酸盐研究所特种无机涂层重点实验室	52	489	12.0	20.0
4	谢玲玲	南京航空航天大学机电学院	21	66	5.0	6.0
7	牛亚然	中国科学院上海硅酸盐研究所特种无机涂层重点实验室	10	35	3.0	5.0