《基體表層改性對塗層裂紋組態的影響規律及機理研究》是依託北京科技大學，由陳學軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基體表層改性對塗層裂紋組態的影響規律及機理研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：陳學軍
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以剝落為主的塗層失效問題，一直是制約塗層在高溫環境下套用的核心難題。發展延緩塗層剝落的延壽方法具有重要的套用價值。塗層的熱致剝落驅動力不僅依賴於塗層與基體材料在物理、力學性能方面的本徵失配，也與塗層的裂紋組態密切相關。本項目擬基於群體裂紋增韌的思路，採用雷射改性技術預先對基體表層進行離散處理，探索在塗層中形成分割裂紋組態的規律及機理。以電沉積鉻塗層/鋼基體為具體研究對象，通過改變雷射離散處理工藝參數，系統研究分割裂紋組態形成的主控參數。考慮雷射離散處理對塗層/基體體系的性能及應力-應變場的影響，建立合適的理論預測模型，揭示分割裂紋組態形成的物理機制，進而提出最佳化控制分割裂紋密度的措施。採用相似理論和量綱分析方法，建立各類無量綱參數之間的普遍規律。本項目的研究結果將為電沉積鉻塗層的強韌化設計及相關工藝方法推廣套用於其它類似塗層提供理論依據與技術支持。
結題摘要
以剝落為主的失效問題，一直是制約塗層在高溫環境下套用的關鍵性難題。塗層的熱致剝落驅動力不僅依賴塗層與基體材料在物理、力學性能方面的本徵失配，也與塗層的裂紋組態密切相關。本項目基於群體裂紋增韌的思路，採用雷射改性技術預先對基體表層進行離散處理，研究了塗層中分割裂紋組態形成的規律及機理。通過對基體雷射離散改性形成“分割塗層”的試驗研究、理論建模和數值計算，系統總結了“分割”裂紋密度的影響因素及其影響規律，得到了分割裂紋組態形成的主控參數。 考慮基體表層離散淬火區對塗層/基體體系應力分布的影響，建立了塗層“分割裂紋”的萌生、擴展驅動力的理論模型及計算方法，揭示了基體雷射離散改性形成“分割塗層”的物理機制。將基體雷射淬火區近似視為呈周期分布的離散夾雜，採用Eshelby本徵應變(eigenstrain)方法表征由於相變產生的體積應變，建立了離散淬火基體/塗層體系的應力、應變場理論模型。採用有限元方法得到了塗層/基體體系的應力、應變場。提出了計算塗層-基體系統里“分割”裂紋擴展驅動力的權函式模型，並在此基礎上，採用權函式方法確定了“分割裂紋”應力強度因子的影響因素及影響規律。採用相似理論和量綱分析理論建立各類無量綱參數之間的標度律。本項目的理論研究與試驗結果吻合良好，將為相關塗層的延壽設計提供理論依據與技術支持。
