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航空发动机叶片TiN/Ti涂层基体冲蚀响应数值模拟

Numerical Simulation on the Erosion Behavior of Aeroengine Blade Substrate with TiN/Ti Coating

作     者:张翼飞 何光宇 王学德 何卫锋 柴艳 ZHANG Yi-fei;HE Guang-yu;WANG Xue-de;HE Wei-feng;CHAI Yan

作者机构:空军工程大学等离子体动力学国家级重点实验室西安710038 

出 版 物:《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期:2015年第44卷第7期

页      面:81-85页

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:国家自然科学基金(5145506) 陕西省科学技术发展计划(2014K0826) 

主  题:抗冲蚀涂层 基体 数值模拟 塑性应变 航空发动机叶片 TiN/Ti涂层 

摘      要:目的研究Ti N/Ti涂层结构变化对TC4钛合金基体冲击塑性应变的影响。方法采用有限元分析软件ABAQUS建立球形Al2O3颗粒冲击覆有Ti N/Ti涂层TC4基体的二维轴对称模型,分析涂层硬质层厚度、硬质层层数对基体在冲击过程中的等效塑性应变的影响规律。结果对于无涂层的基体,其冲击塑性应变仅发生在冲击的加载阶段,冲击塑性应变分为加载及卸载两个阶段,加载阶段基体的塑性应变由球形颗粒的冲击产生,卸载阶段基体的塑性应变由涂层硬质层的回弹产生。对于单层结构涂层,当硬质层厚度低于12μm时,随着硬质层厚度的增加,基体的塑性应变较大且呈振荡变化;当硬质层厚度超过12μm时,随着硬质层厚度的增加,基体的塑性应变减小。对于多层结构涂层,当硬质层的厚度不变,增加涂层硬质层层数使得基体的塑性应变减小。结论有限元可以模拟分析Ti N/Ti涂层结构对TC4钛合金冲蚀性能影响规律,优化Ti N/Ti抗冲蚀涂层的结构设计参数,对抗冲蚀涂层的结构设计及其进一步研究具有指导意义。

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