陶瓷-金属多层涂层不同温度循环冲击损伤特征与演化规律

• 作者: 汪世广 何卫锋 黄达 李才智 蔡振兵 王学德 张一豪
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 多层陶瓷-金属涂层 温度 循环冲击 冲击损伤 能量吸收率 径向裂纹
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 摩擦磨损与润滑|Friction, Wear and Lubrication
• 页码范围: 60-68
• 页数: 9页
• 分类号: TG668
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.01.006

摘要

目的 探讨环境温度对陶瓷-金属多层涂层冲击损伤的影响,获得不同温度条件下涂层的冲击损伤特征,揭示陶瓷-金属涂层在温度与循环冲击共同作用下的失效机理,为多层涂层的设计和使用提供参考.方法 首先使用可调温度的速度控制型单颗粒循环冲击设备,对陶瓷-金属多层涂层在不同温度(35、200、350、500℃)下进行垂直冲击试验.采用白光干涉仪、光学显微镜和扫描电镜观察冲击坑的形貌和微观结构,结合不同温度时涂层纳米硬度和弹性模量来分析其损伤机理.结果 温度较低(35、200℃)时,圆周裂纹是涂层的主要损伤形式,涂层冲击坑深度在达到稳定后增长缓慢;温度较高(350、500℃)时,涂层损伤特征由圆周裂纹向径向裂纹和剥落转化,冲击坑深度的增长速度较快.当温度从35℃提高到500℃时,涂层纳米硬度从31.22 GPa下降到11.18 GPa,H3/E2从38.38×10?2 GPa下降到2.85×10?2 GPa,涂层的峰值冲击力和能量吸收率分别从167.8 N和72.44％增长到184.6 N和82.37％,加剧涂层的损伤,使涂层冲击坑深度从4.74μm增长到11.58μm.结论 陶瓷-金属多层涂层的冲击损伤特征和性能受温度影响,温度升高使得涂层的纳米硬度和韧性H3/E2同时降低,循环冲击条件下的峰值冲击力和能量吸收率均增大,相同循环次数时,将增大涂层的冲击损伤深度.