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低应力多冲载荷是工程中比较多见的载荷。在多冲载荷作用下,零部件大都会在其接触表面出现宏观可见的变形,并引发各种缺陷,从而导致零件损伤失效。研究表明,与其它表面强化技术相比,激光熔覆涂层具体更好的抗多冲的性能。因此,本文针对激光熔覆涂层在低应力多冲载荷下的塑性变形进行微观机理分析,并对其宏观变形规律进行建模研究。 利用自制多冲试验机,对钴基和镍基自熔合金涂层试样进行低应力多冲实验。为探究导致涂层产生裂纹、凹陷和镦粗、表面蚀坑、崩落等失效形式的主要原因,即涂层在多冲载荷下的塑性变形,本文对变形前后的涂层进行了金相和扫描电镜检测。检测发现:①冲击后试件表层和次表层晶粒有明显的变形,变形方向在与力轴呈约30°~45°的方向上;②冲击后晶界有明显的破坏现象,晶粒碎化显著;③涂层底部组织变化不明显。 根据金相和电镜检测结果,可以设想在冲击载荷下,施加在表层和亚表层的塑性应变较大,位错逐渐被激活,形成滑移带在扩展过程中遇到晶界的阻碍。由于这种阻碍作用,当冲击次数达到一定值后,障碍处的位错塞积到足够数量,产生的总应力促使晶粒发生剪切碎化。x射线衍射仪对熔焊层的物相分析说明:激光熔层生成了多种碳化物、硼化物、铬化物等多元共晶化合物,具有更为复杂的相结构。由此推断组织中的障碍物为①微观晶界;②具有高硬度和高屈服强度的碳化物和硼化物。 在涂层显微组织多冲前后变化现象的基础上,本文从能量、多次冲击载荷的动态响应、温度、晶体微观滑移系统、微观应力分布等方面分析了低应力多冲载荷下涂层变形机理。可归纳为:①能动理论;②多冲载荷动态响应理论;③滑移场理论;④温升效应,等等。在此基础上提出了两种效应,即低应力多冲晶粒碎化效应和低应力多冲类棘轮效应。 对熔覆涂层在低应力多冲载荷下的宏观变形规律作初步探讨。熔覆涂层试件经刻划网格后,在自制多冲试验机上进行实验,得到涂层试件在一定冲击次数下不同深度网格的变形量。观察试验数据的散点图发现:当冲击次数N一定时,应变率与深度成对数关系;当涂层深度一定时,即在涂层的某一深度,应变率和冲击次数成指数关系。