電火花沉積WC-12Co涂層界面研究及溫度場應力場模擬.pdf

1、電火花沉積作為一種重要表面強化技術(shù),它有著對基體熱影響小,涂層結(jié)合強度高,操作簡單靈活等特點,在零件表面制備高性能涂層比傳統(tǒng)方法更有優(yōu)勢。本文采用電火花沉積技術(shù)實現(xiàn)了TC4合金表面沉積WC-12Co金屬陶瓷涂層。并根據(jù)電火花放電機理建立了TC4基體電極和WC-12Co工具電極的單脈沖溫度場有限元模型,以及基于生死單元的連續(xù)電火花沉積的溫度場和應力場模型。
　　針對WC-12Co的涂層特點,利用掃描電鏡、金相顯微鏡、能譜分析、顯微硬

2、度測試儀等分析手段解釋了WC-12Co涂層界面的形貌特征。闡述了單脈沖沉積點的“坑涌”特征,并對沉積點典型區(qū)域元素的含量進行了對比分析,發(fā)現(xiàn)涂層中Ti含量較高。利用顯微硬度測試儀測試涂層各區(qū)域的硬度發(fā)現(xiàn),過渡區(qū)域的硬度值高于涂層和基體。研究沉積層數(shù)與厚度的關系發(fā)現(xiàn),隨沉積層數(shù)的增加,厚度增長速度逐漸降低,涂層存在一個極限厚度。
　　利用ANSYS有限元軟件對單脈沖溫度場進行分析,通過選取高斯熱源、加載合適的熱邊界條件,研究了溫度場

3、隨時間的分布情況,由于電極材料熱物理性能不同,溫度場的形態(tài)也不一樣,通過溫度場的等值線設置可以確定電極材料熔化和氣化區(qū)域大小,研究發(fā)現(xiàn)工藝參數(shù)對熔化和氣化區(qū)域影響較大。模擬結(jié)果和驗證試驗發(fā)現(xiàn)在峰值電流為20A、脈沖周期為240μs時,可以獲得較好的沉積形貌。
　　基于生死單元的有限元高級分析技術(shù),建立連續(xù)電火花沉積溫度場和應力場模型,通過熱-結(jié)構(gòu)耦合單元對模型進行求解,獲得電火花沉積涂層溫度場和應力場的分布。對熱應力沿表面的分布情