收藏本站
《燕山大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

面向再制造的等离子喷涂层接触疲劳行为及寿命评估研究

朴钟宇  
【摘要】:再制造是废旧机电产品高技术修复改造的产业化,是符合我国实现节能减排,建设两型社会的指导方针的有效举措。随着我国经济增长模式的良性转变,再制造产业进入了高速发展的快车道,从事再制造的企业日益增多,再制造概念深入人心。再制造领域中的诸多基础性科学问题引人关注,尤其是再制造产品的质量评估问题是影响其社会接纳度的关键问题,需大力关注。等离子喷涂是一种常用的再制造工程技术,经等离子喷涂再制造后再制造产品的寿命评估实际上可以简化为对表面涂层的寿命评估。 本文研究了等离子喷涂层的接触疲劳失效机理和寿命评估。通过等离子喷涂制备表面Fe基涂层,通过正交设计的方法对喷涂参数进行优化,选择喷涂距离、喷涂电压和喷涂电流为正交因子,以涂层的显微硬度和孔隙率作为评价的指标,最终得到了较优的喷涂参数,制备了结构致密、结合良好的等离子喷涂层。采用点接触式滚动接触疲劳实验机开展涂层接触疲劳实验,通过两参数Weibull分布评估涂层寿命。 研究了表面完整性对涂层接触疲劳行为的影响。分别对结合强度、表面硬度、涂层厚度和表面粗糙度对涂层寿命衰退机制的影响进行了探讨。研究表明,通过制备粘结底层的方法在提高涂层结合强度的同时明显增大了涂层的整体接触疲劳寿命,其主要原因是增强了涂层/基体界面的抗疲劳能力;通过表面渗N的方法提高涂层硬度的同时在一定程度上降低了涂层的整体寿命,其主要原因是表面硬化后脆性增强使得裂纹敏感度增大,导致渗N层快速分层失效;通过控制磨削过程增大涂层厚度的同时提高涂层的整体寿命,其主要原因是改善了涂层内部剪切应力的相对分布,使界面处于低应力状态;通过表面精加工的方式降低涂层粗糙度的同时提高了涂层整体寿命,其主要原因是有效避免粗糙接触,减轻了表面磨损。 研究了负载条件对涂层接触疲劳行为的影响。分别对接触应力、转速对涂层寿命衰退机制的影响进行了探讨。研究表明,增大接触应力和转速均显著降低了涂层的整体寿命,增大接触应力后涂层内部和界面上强烈的剪切应力是涂层短期分层失效的主因,增大转速后单位时间内涂层承受的交变应力的频次增多,累积损伤进程加快,局部甚至可能出现应力叠加,因此寿命较短。 研究了声发射技术在涂层接触疲劳在线监测中的应用。对比了声发射信号与传统振动、扭矩信号对于涂层疲劳开裂的敏感性,分析了涂层内部疲劳开裂的声发射信号源类型,研究了声发射信号对累积损伤过程的反馈,并进行了基于声发射信号提示的涂层失效预警研究。研究结果表明,声发射信号对于疲劳开裂的敏感性明显优于振动和扭矩信号,同时声发射信号可以准确反馈涂层内部或界面上的疲劳开裂并对累积损伤过程有着明确的反馈,基于声发射信号提示的预警模式,可以较为准确合理的预测即将到来的涂层失效。 研制了基于表面压入法的喷涂层结合强度检测设备。探讨了表面压入法与声发射技术联合使用评估喷涂层结合强度的原理和可行性,设计和制造了便携式的压入设备样机,并开展了验证实验。有限元分析表明,表面交变压入可以引起较大的界面剪切应力。压入过程信号分析表明,声发射信号能量参数的突变可以作为评价涂层结合强度的特征参量。涂层的微观分析表明,表面交变压入可以有效诱发涂层界面裂纹,同时对涂层内部和基体无明显损伤。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG174.44

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 王海斗;张志强;李国禄;徐滨士;朴钟宇;;等离子喷涂层接触疲劳失效模式及失效机理的研究[J];摩擦学学报;2012年03期
2 张志强;张国胜;张金兴;刘艳芳;王军威;吴鸿雁;;再制造毛坯和产品疲劳寿命评估技术研究[J];机械强度;2014年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 陈书赢;王海斗;徐滨士;康嘉杰;;分形表征涂层质量评价参数的研究现状[A];第十一届全国摩擦学大会论文集[C];2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨班权;张坤;陈光南;罗耕星;肖京华;;涂层断裂韧性的声发射辅助拉伸测量方法[J];兵工学报;2008年04期
2 徐滨士,李长久,刘世参,马世宁;表面工程与热喷涂技术及其发展[J];中国表面工程;1998年01期
3 胡奈赛,徐可为,何家文;涂、镀层的结合强度评定[J];中国表面工程;1998年01期
4 朱晓东,黄鹤,胡奈赛,何家文;滚动接触疲劳法评定硬质薄膜的结合强度[J];中国表面工程;1999年03期
5 王铀;杨勇;;热喷涂纳米结构涂层的研究进展及在外军舰艇上的应用[J];中国表面工程;2008年01期
6 王汉林;万宇杰;童幸生;;内燃机活塞环陶瓷涂层研制[J];表面技术;2007年05期
7 赵雁潮;魏琪;栗卓新;任春岭;;热喷涂技术在锅炉管道防护中的应用进展[J];材料保护;2006年08期
8 ;Microstructure and Wear Behavior of FeBSiNbCr Metallic Glass Coatings[J];Journal of Materials Science & Technology;2009年05期
9 黄琪;余波;李录平;张海;;基于声发射检测的滑动轴承状态诊断实验研究[J];电站系统工程;2008年02期
10 郭立峰,黄安国,唐毅;超音速电弧喷涂技术在电站风机叶轮上的应用[J];风机技术;2001年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张显程;面向再制造的等离子喷涂层结构完整性及寿命预测基础研究[D];上海交通大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王翠玲;基于正交实验的超音速火焰喷涂Fe基涂层组织性能的研究[D];山东科技大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 管从胜,王威强,张明宗;高性能聚合物粉末涂料和涂装技术研究进展[J];工程塑料应用;2000年05期
2 王从科;李金鹿;李根臣;张霞;赵付宝;张永侠;李茂东;;环氧树脂拉伸损伤过程的声发射特性研究[J];工程塑料应用;2009年11期
3 王从科;李金鹿;张霞;赵付宝;杨雪艳;张吉雷;;PE纤维胶丝束拉伸损伤过程的声发射特性研究[J];工程塑料应用;2010年01期
4 王从科;张霞;吕秀莲;凡丽梅;;EVAC拉伸损伤过程的声发射特性研究[J];工程塑料应用;2011年05期
5 吕家舜;卫军强;李锋;杨洪刚;;热喷涂技术在冶金行业的应用及其发展[J];鞍钢技术;2010年06期
6 武彬;孙宏飞;于惠博;;热喷涂技术在电力工业中的应用[J];安徽电力;2006年03期
7 苏红;;浅谈氧乙炔线材火焰喷涂作业的安全管理[J];安全;2011年03期
8 郭艳,田继宏;高压泵柱塞表面切削加工方法的探讨[J];鞍山师范学院学报;2003年02期
9 徐维普,徐滨士,张伟,孟凡军,李新;高速电弧喷涂Fe-Al/Cr_3C_2粉芯丝材的研制与性能研究[J];兵器材料科学与工程;2004年02期
10 杜令忠,徐滨士,董世运,杨华,吴毅雄;纳米复合镀层的研究现状[J];兵器材料科学与工程;2004年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李红军;马超;;电磁声发射技术在地雷等金属壳体爆炸物的结构安全检测中的应用分析[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
2 郭艳红;;一种锌合金件用高效无磷化学除油粉的研制[A];2011年全国电子电镀及表面处理学术交流会论文集[C];2011年
3 王韶云;李国禄;王海斗;刘金海;徐滨士;朴钟宇;;不同载荷条件下NiCr-Cr_3C_2涂层的加速接触疲劳寿命[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
4 朴钟宇;徐滨士;王海斗;杨大祥;;滚动接触条件下铁基涂层的疲劳磨损寿命实验研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
5 张志强;李国禄;王海斗;徐滨士;朴钟宇;;声发射技术在接触疲劳失效检测中的应用[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
6 宋亚南;徐滨士;王海斗;朴钟宇;;喷涂层结合强度测量方法的研究现状[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
7 相泽锋;林有希;谢炜;;电火花沉积陶瓷涂层耐磨性能研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
8 徐锦锋;唐桢;任永明;翟秋亚;;高铬铸铁芯堆焊焊条堆焊层组织分析[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年
9 蔡佳昆;宋海平;李健;;某型飞机主起落架全机平衡条件下的疲劳试验方案设计[A];全国结构振动与动力学学术研讨会论文集[C];2011年
10 马超;马阅军;顾正甫;何田;;基于机匣声发射传感器阵列的碰摩故障定位研究[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)上册[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王永东;氩弧熔敷原位自生颗粒增强镍基复合涂层研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 齐云阶;水平井采油举升方法及其应用研究[D];中国地质大学(北京);2010年
3 王旭;基于声发射技术的聚乙烯自增强复合材料损伤模式识别研究[D];东华大学;2010年
4 慈鸿钢;外加直流磁场对等离子弧堆焊层组织及性能的影响研究[D];沈阳工业大学;2011年
5 宋丹;利用可控气氛热喷涂方法制备复合材料涂层的研究[D];沈阳工业大学;2010年
6 罗来马;高速电弧喷涂FeMnCrAl/碳化物系涂层组织与性能及其机理研究[D];浙江大学;2010年
7 张铜柱;汽车产品再制造模式及其可靠性分析[D];吉林大学;2011年
8 王怀志;铝青铜减摩粉体涂层及摩擦磨损性能[D];兰州理工大学;2010年
9 刘磊;高温高压下金刚石生长的声发射实时动态检测与长大机制研究[D];山东大学;2011年
10 王跃明;钨及钨合金零部件等离子喷涂近净成形技术研究[D];中南大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 贾胜芳;MEMS引信保险装置的制作及铸层结合强度研究[D];大连理工大学;2010年
2 石灵吉;压裂裂缝方位监测系统设计与实现[D];大连理工大学;2010年
3 代巍;嘈杂背景下的AE信号提取技术研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
4 谷琳;数据挖掘在陶瓷涂层制备中的应用[D];辽宁工程技术大学;2009年
5 廖艳程;岩土工程中的小波(包)分析理论及其应用[D];长沙理工大学;2010年
6 郝红肖;鼓包法表征弹塑性膜/基体系界面结合性能的理论模型[D];湘潭大学;2010年
7 陈愚;AZ91D镁合金表面火焰喷涂Ni/Al涂层的研究[D];湘潭大学;2009年
8 范琳琳;声发射技术在无损检测中的应用研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
9 曹璟;无氰化学沉金工艺的研究[D];中南林业科技大学;2007年
10 焦慧锋;基于贝叶斯网络的数控平面磨床磨削状态智能监测研究[D];浙江大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴维青,戴品强;疲劳损伤的一种监测方法[J];兵器材料科学与工程;2002年02期
2 陈玉华,王勇,李新梅;分形理论在材料表界面研究中的应用现状及展望[J];表面技术;2003年05期
3 徐滨士;;绿色再制造工程及其在装备防腐蚀方面的应用[J];材料保护;2010年04期
4 王韶云;李国禄;王海斗;刘金海;徐滨士;朴钟宇;;微缺陷对热喷涂涂层接触疲劳性能的影响[J];材料工程;2012年02期
5 汪刘应;王汉功;华绍春;曹小平;;用分形理论研究超音速电弧喷涂PS45涂层结合强度与喷涂电压的关系[J];稀有金属材料与工程;2006年02期
6 邓聚龙;灰色控制系统[J];华中工学院学报;1982年03期
7 王韶云;李国禄;王海斗;刘金海;徐滨士;朴钟宇;;超音速等离子NiCr/Cr_3C_2涂层的接触疲劳寿命[J];材料热处理学报;2012年05期
8 冯志刚,周宏伟;图像的分形维数计算方法及其应用[J];江苏理工大学学报(自然科学版);2001年06期
9 任淑红;左洪福;;基于性能衰退的航空发动机剩余寿命组合预测方法[J];机械科学与技术;2011年01期
10 高镇同,熊峻江;疲劳/断裂可靠性研究现状与展望[J];机械强度;1995年03期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 石常亮;面向再制造铁磁性构件损伤程度的磁记忆/超声综合无损评估[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 徐东;球轴承疲劳剩余寿命分析与预测方法研究[D];国防科学技术大学;2011年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 许中林;李国禄;董天顺;刘金海;王海斗;康嘉杰;;等离子喷涂层磨损/接触疲劳失效行为研究现状[J];表面技术;2014年02期
2 李海涛;徐宗宁;;热喷涂氧化铝陶瓷涂层失效分析及对策[J];纺织机械;2014年01期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 侯振德;汤灵霞;富东慧;张增福;田欣利;;利用应力波测量涂层的结合强度[J];兵工学报;2006年02期
2 李长久;超音速火焰喷涂及涂层性能简介[J];表面工程;1996年04期
3 胡奈赛,徐可为,何家文;涂、镀层的结合强度评定[J];中国表面工程;1998年01期
4 徐滨士 ,马世宁 ,朱绍华 ,梁秀兵;表面工程与再制造工程的进展[J];中国表面工程;2001年01期
5 徐滨士,马世宁,刘世参,朱绍华,张伟,朱胜;绿色再制造工程设计基础及其关键技术[J];中国表面工程;2001年02期
6 梅书文,杨金生,张福学;履带拖拉机再制造工程的质量体系及效益分析[J];中国表面工程;2002年03期
7 叶雄林,马世宁,李长青,邓智昌;超音速等离子喷涂WC/Co纳米结构涂层性能研究[J];中国表面工程;2004年01期
8 吕艳红;吴子健;唐建新;张虎寅;;纳米YSZ热障涂层隔热行为研究[J];中国表面工程;2006年01期
9 李尚周,聂铭,余红雅,董重里,谭永源,丁红珍;NiCrFe-Cr_2C_3合金超音速活性电弧喷涂涂层性能的研究[J];表面技术;2003年04期
10 朱玉峰,董金华;表面工程技术在泵过流部件防护中的应用[J];表面技术;2004年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 蒋斌;纳米颗粒复合电刷镀镍基镀层的强化机理及其性能研究[D];重庆大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨涛,叶锐曾,孙金贵,吕反修,李冰;CoNiCrAlTaSiY涂层抗热腐蚀性能[J];北京科技大学学报(英文版);1995年02期
2 李言祥,马剑;铝表面等离子喷涂陶瓷层的激光改性[J];新技术新工艺;1998年06期
3 江志强,席守谋,李华伦;激光表面重熔等离子喷涂陶瓷涂层的研究与发展[J];材料工程;1999年01期
4 ;金属喷涂工艺与设备[J];机械制造文摘-焊接分册;2002年06期
5 蒋驰;肖云峰;税毅;王术刚;;飞行粒子特征参量检测技术研究现状[J];新技术新工艺;2005年09期
6 肖明清;吴瑞祥;李长青;;等离子喷涂NiCrBSi合金涂层的高温性能[J];金属材料与冶金工程;2007年03期
7 路学成;阎殿然;张建新;何继宁;董艳春;;等离子喷涂用纳米Al_2O_3/TiO_2团聚粉体的制备[J];机械工程材料;2007年06期
8 刘占民;邹海霞;潘腾;陈飞;;瓦楞辊表面等离子喷涂Cr_2O_3涂层性能研究[J];新技术新工艺;2008年09期
9 路学成;阎殿然;;等离子喷涂纳米陶瓷涂层研究[J];热处理;2009年04期
10 姜超平;陈宏;郝建民;;等离子喷涂钼的氧化行为与性能分析[J];铸造技术;2009年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄传兵;杜令忠;张伟刚;;等离子喷涂制备CoCrAl-B_4C刷式封严涂层的研究[A];中国航空学会第七届动力年会论文摘要集[C];2010年
2 芦笙;翁志平;陈静;;AZ91D镁合金等离子喷涂NiCoCrAlY/AZ50的工艺研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
3 陈煌;周霞明;丁传贤;;纳米结构氧化锆涂层耐摩擦磨损性能研究[A];2002年材料科学与工程新进展(上)——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年
4 向兴华;曾德长;李尚周;;等离子喷涂Fe基非晶合金涂层的组织结构与性能研究[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
5 李春旭;陈克选;张瑞华;;新型大功率等离子喷涂枪的研制[A];第十次全国焊接会议论文集(第2册)[C];2001年
6 芦笙;陈燕;陈静;;AZ91D镁合金等离子喷涂NiCoCrAlY/陶瓷涂层的工艺和性能[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
7 叶雄林;马世宁;李长青;邓智昌;;超音速等离子喷涂纳/微米结构WC/Co涂层的性能研究[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(下卷)[C];2003年
8 李偲偲;;等离子喷涂纳硬质涂层研究综述[A];第十五届华东地区热处理年会暨华东地区热处理年会三十周年纪念活动论文摘要集[C];2006年
9 刘润;赵剑峰;黄因慧;花国然;;激光快速成形与等离子喷涂相结合制备纳米复合涂层的研究[A];第十届全国特种加工学术会议论文集[C];2003年
10 李淑青;李其连;杨伟华;;等离子喷涂纳米结构WC-Co涂层[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 黄锦滨;热喷涂技术及陶瓷涂层的应用[N];中国石油报;2005年
2 本报记者 苏琳 通讯员 宋作宇;潜心钻研结硕果[N];经济日报;2011年
3 孔令泉 慕雨;职业病患者为费用计说道 三家企业为找“病源”打官司[N];工人日报;2004年
4 张凌 董芝会;自主研发闯新路[N];中国航空报;2006年
5 陈宝泉;再制造业:节约型社会的支柱事业[N];中国教育报;2006年
6 记者 李承万 实习记者 李雪婷;十二所确定发展目标[N];中国船舶报;2004年
7 晓斌;新型钛合金及其生物涂层技术取得突破[N];中国有色金属报;2007年
8 杨佳琪 刘朝晖;表面工程:让材料按需穿衣[N];科技日报;2004年
9 刘斌;西北院新型钛合金及生物涂层技术取得进展[N];中国有色金属报;2007年
10 杨佳琪;表面工程技术解决深层次难题[N];中国航空报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王灿明;等离子喷涂耐磨涂层技术在大型薄壁零件上的应用研究[D];山东科技大学;2010年
2 王跃明;钨及钨合金零部件等离子喷涂近净成形技术研究[D];中南大学;2011年
3 王戎;纳米掺杂Al_2O_3+13wt%TiO_2等离子喷涂陶瓷涂层及应用研究[D];西南石油学院;2003年
4 孙冠宏;碳纤维增强树脂基复合材料表面氧化铝层制备及性能研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
5 王东生;TiAl合金表面等离子喷涂MCrAlY及陶瓷涂层的激光重熔研究[D];南京航空航天大学;2009年
6 赵国亮;低模量钛合金表面等离子喷涂与微弧氧化涂层特性研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 吕宇鹏;纯钛表面等离子喷涂羟基磷灰石涂层的研究[D];哈尔滨工业大学;2001年
8 张建新;等离子喷涂纳米结构Al_2O_3-13wt.%TiO_2涂层组织及性能研究[D];河北工业大学;2007年
9 王文权;等离子喷涂纳米陶瓷热障涂层组织与性能研究[D];吉林大学;2005年
10 董艳春;反应等离子喷涂纳米TiN涂层材料的研究[D];河北工业大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王继东;等离子喷涂ZrO_2复合涂层抗热震性能的研究[D];北京工业大学;2010年
2 刘燕;等离子喷涂ZrO_2梯度涂层的工艺与性能[D];长春理工大学;2002年
3 付丽;镁合金等离子喷涂陶瓷涂层的工艺、组织和性能的研究[D];江苏科技大学;2010年
4 王爽;等离子喷涂热障涂层的氧化行为[D];大连理工大学;2006年
5 彭坤;等离子喷涂Al_2O_3-M硬面陶瓷复材的制备、组织和性能研究[D];昆明理工大学;2002年
6 刘丽荣;铝活塞上等离子喷涂镍合金与氧化物陶瓷连接的研究[D];长春光学精密机械学院;2000年
7 冯文然;反应等离子喷涂纳米TiN涂层的研究[D];河北工业大学;2004年
8 郭天旭;等离子喷涂HA涂层残余应力的研究[D];北京工业大学;2010年
9 李行志;等离子喷涂涂层的工艺、组织与性能研究[D];武汉科技大学;2004年
10 解永杰;反应等离子喷涂纳米AIN/TiN复相涂层的研究[D];河北工业大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026