冷喷涂TC4涂层临界沉积速度计算及制备涂层性能研究

作     者：靳磊 崔向中 丁元法 张岚 苏向东 JIN Lei;CUI Xiang-zhong;DING Yuan-fa;ZHANG Lan;SU Xiang-dong

作者机构：北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室北京100024 贵州省新材料研究开发基地贵阳550003 贵州省轻金属材料制备技术重点实验室贵阳550003 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2017年第46卷第8期

页      面：96-101页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国防科技重点实验室基金(KZ104057)~~ 

主　　题：冷啧涂 TC4涂层 碰撞 临界沉积速度 涂层性能 

摘      要：目的研究冷喷涂TC4涂层的临界沉积速度及粒子温度对临界沉积速度的影响规律,并研究气体压强对沉积涂层性能的影响规律。方法理论研究上,采用有限元LS-DYNA软件中的Johnson-Cook塑性模型,选取3D164计算单元建立模型,研究粒子在不同温度和不同速度下碰撞基体后的形貌特征,确定粒子沉积临界速度。试验研究上,采用N_2作为冷喷涂驱动气体,在TC4合金上制备TC4涂层,然后采用SEM、Image J图像分析软件、硬度计等分析已沉积涂层的孔隙率和硬度等性能。结果 25、400、500、600℃温度下,计算表明10μm的TC4合金粒子在TC4基板上的临界沉积速度分别为730、465、392、361 m/s,即随粒子温度升高,粒子临界沉积速度降低,粒子沉积成涂层更容易。采用冷喷涂工艺在TC4基板上沉积TC4涂层,在N_2温度600℃、气体压力3 MPa的条件下,制备的TC4涂层厚度约1000μm,与TC4钛合金基体结合紧密,涂层孔隙率约为6.46%。结论气体温度升高,粒子临界沉积速度降低;气体压强变大,制备的涂层厚度就大且更加致密。