材料研究学报

作者：王金龙, 王慧明, 李应举, 张宏毅, 吕晓仁

单位：1.沈阳工业大学机械工程学院 沈阳 1108702.中国科学院金属研究所 沈阳 1100163.沈阳航天三菱汽车发动机制造有限公司 沈阳 110179

关键词：金属材料,镁合金,冷喷涂,应力集中,孔隙形貌

基金：国防科技重点实验室基金(JCKY61420052021)

在AZ31镁合金表面制备含30%Al2O3的Al基复合涂层，并观测其上孔隙的大小和形状，进行往复摩擦磨损实验测试复合涂层的摩擦性能并观测横截面孔隙处裂纹的产生，研究了在往复摩擦过程中冷喷涂Al基复合涂层孔隙的开裂行为。使用Abaqus和Python脚本建立椭圆形、三角形、矩形和无孔隙复合涂层模型、分析摩擦过程中涂层孔隙处的最大应力和摩擦后最表层的残余应力并讨论了复合涂层应力的有限元分析结果和往复摩擦中裂纹尺寸之间的关系。结果表明：在摩擦过程中复合涂层的应力集中主要产生在椭圆形、三角形和矩形孔隙的长轴端点或其尖角处；从表层到界面残余应力由拉应力转变为压应力再转变为拉应力，最大Mises应力和最表层的平均残余应力逐渐增大。椭圆形孔隙的裂纹从长轴端点萌生和扩展，三角形和矩形孔隙的裂纹起源于尖角处且裂纹的长度和宽度依次增大。有限元分析结果表明，在摩擦过程中涂层孔隙处Mises最大应力值的增大导致摩擦后最表层平均残余应力增大，从而使裂纹的长度和宽度增大。这些结果与往复摩擦实验结果一致。

来源：2024年第7期

《材料研究学报》期刊编辑部

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