不锈钢表面渗铝层/ZrO2复合涂层残余应力模拟

• 作者: 孙彦辉 窦炳胜 董健 贺飞羽 郑剑平 黄洪涛
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 复合涂层 残余热应力 有限元分析 氧化锆 阻氢涂层
• 年，卷（期）: 2019,（6）
• 所属期刊栏目: 表面强化及功能化
• 页码范围: 221-228
• 页数: 8页
• 分类号: TG156.8+6
• 字数: 4025字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.06.026

摘要

目的 研究不同制备工艺参数对渗铝层/ZrO2复合涂层残余应力的影响.方法 采用ANSYS 18.1软件中的Workbench模块,采用热力耦合的方法,对沉积过程中不同制备工艺参数下产生的残余应力进行数值模拟.结果 保温时间由2h增长至5h,等效应力由895 MPa减小至862MPa.沉积温度由400℃升高至700℃,等效应力由541 MPa增加至999MPa.ZrO2层厚度从2μm增加至14 μm,等效应力由925MPa减小至835MPa,但是渗铝层-氧化锆层界面的剪切应力由59MPa增加至101MPa.基体厚度的变化对基体及渗铝层内的热应力影响不大,但对ZrO2层有较大的影响,基体厚度由0.3 mm增加至0.8 mm,等效应力由745MPa增加至850MPa.渗铝层使等效应力由877 MPa减小至745MPa,径向应力由-1235MPa减小至-1072MPa,剪切应力由105MPa降低到89 MPa,轴向应力由-375MPa减小至-312 MPa,其中ZrO2层中的轴向应力改变明显,由-128MPa减小至-39MPa.结论 增加渗铝保温时间,整个复合涂层的应力降低.沉积温度与室温相差越大,热匹配失衡越严重.ZrO2层厚度增加,基体和渗铝层的应力均有升高,ZrO2层内部除剪切应力稍增加外,其余应力均减小.基体厚度增加,ZrO2层等效应力和径向应力均明显增大,因此应降低基体的厚度.渗铝层起到很好的缓冲作用.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	孙彦辉	北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心	137	845	16.0	23.0
2	郑剑平		32	66	4.0	6.0
3	窦炳胜	北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心	4	3	1.0	1.0
4	黄洪涛		6	9	2.0	3.0
5	董健	北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心	4	2	1.0	1.0
6	贺飞羽	北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心	2	1	1.0	1.0