電火花沉積WC-12Co涂層界面研究及溫度場(chǎng)應(yīng)力場(chǎng)模擬.pdf

1、電火花沉積作為一種重要表面強(qiáng)化技術(shù),它有著對(duì)基體熱影響小,涂層結(jié)合強(qiáng)度高,操作簡(jiǎn)單靈活等特點(diǎn),在零件表面制備高性能涂層比傳統(tǒng)方法更有優(yōu)勢(shì)。本文采用電火花沉積技術(shù)實(shí)現(xiàn)了TC4合金表面沉積WC-12Co金屬陶瓷涂層。并根據(jù)電火花放電機(jī)理建立了TC4基體電極和WC-12Co工具電極的單脈沖溫度場(chǎng)有限元模型,以及基于生死單元的連續(xù)電火花沉積的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)模型。
　　針對(duì)WC-12Co的涂層特點(diǎn),利用掃描電鏡、金相顯微鏡、能譜分析、顯微硬

2、度測(cè)試儀等分析手段解釋了WC-12Co涂層界面的形貌特征。闡述了單脈沖沉積點(diǎn)的“坑涌”特征,并對(duì)沉積點(diǎn)典型區(qū)域元素的含量進(jìn)行了對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)涂層中Ti含量較高。利用顯微硬度測(cè)試儀測(cè)試涂層各區(qū)域的硬度發(fā)現(xiàn),過(guò)渡區(qū)域的硬度值高于涂層和基體。研究沉積層數(shù)與厚度的關(guān)系發(fā)現(xiàn),隨沉積層數(shù)的增加,厚度增長(zhǎng)速度逐漸降低,涂層存在一個(gè)極限厚度。
　　利用ANSYS有限元軟件對(duì)單脈沖溫度場(chǎng)進(jìn)行分析,通過(guò)選取高斯熱源、加載合適的熱邊界條件,研究了溫度場(chǎng)

3、隨時(shí)間的分布情況,由于電極材料熱物理性能不同,溫度場(chǎng)的形態(tài)也不一樣,通過(guò)溫度場(chǎng)的等值線設(shè)置可以確定電極材料熔化和氣化區(qū)域大小,研究發(fā)現(xiàn)工藝參數(shù)對(duì)熔化和氣化區(qū)域影響較大。模擬結(jié)果和驗(yàn)證試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在峰值電流為20A、脈沖周期為240μs時(shí),可以獲得較好的沉積形貌。
　　基于生死單元的有限元高級(jí)分析技術(shù),建立連續(xù)電火花沉積溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)模型,通過(guò)熱-結(jié)構(gòu)耦合單元對(duì)模型進(jìn)行求解,獲得電火花沉積涂層溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的分布。對(duì)熱應(yīng)力沿表面的分布情