激光离散预处理镀铬身管的延寿机制研究

• 作 者: 李怀学
• 机 构: 中国科学院力学研究所
• 出 处: 中国科学院力学研究所
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 镀铬身管火炮 激光离散处理 抗腐蚀性 抗剥离能力 身管寿命 延寿机制

电镀铬层是身管内膛的常用防护涂层，但其过早剥落一直是制约镀铬身管寿命的关键难题。在某型号镀铬身管寿命攻关中，作者所在课题组发明了一种基体激光离散预处理方法，一举解决了该型号武器长期存在的寿命难题。基体激光离散预处理为什么能大幅提高镀铬身管的寿命？为了理解其延寿机制，本文以上述型号镀铬身管为研究对象，深入研究了激光离散预处理钢基体铬层的界面结构、结合性能、全寿命服役后失效特征和机制。主要结果概括如下：　　
1.激光离散预处理赋予钢基体表层周期性梯度结构，即激光相变硬化区、过渡区和原始基体。全寿命服役后，该周期性梯度结构特征仍然保留，且激光处理区的硬度仍高于原始基体的硬度。这表明激光离散预处理钢基体表层的周期性梯度结构在身管寿命全程始终发挥作用。　　
2.初始镀铬层的组织及形貌遗传了激光离散处理钢基体表层的周期性结构特征。激光预处理不仅细化基体处理区的组织、提高其硬度和耐蚀性，而且使激光相变硬化区上初始镀铬层的晶粒显著细化且硬度提高。经统计原始基体和激光相变硬化区上初始镀铬层的晶粒平均尺寸分别为30-50nm和8～12nm范围内。　　
3.提出涂层超声腐蚀剥离法以评价身管铬层的抗腐蚀剥离能力。与无激光处理钢基体铬层相比，激光离散预处理钢基体铬层的抗腐蚀剥离能力大幅提高。这间接证实了激光预处理提高身管铬层的界面耐蚀性和结合性能。　　
4.基体激光处理区不仅减缓基体/铬层间硬度梯度，而且可降低其铬层表面裂纹向基体扩展的裂纹驱动力。服役过程中，激光离散处理基体诱使身管铬层由随机性开裂变为在激光处理间隔区周期性开裂。该周期性开裂迫使界面裂纹由原始基体向激光处理区扩展。激光处理区/原始基体间屈服强度梯度可降低界面裂纹扩展驱动力，延缓铬层“分割块”的剥落。