【摘 要】
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耐磨涂层广泛应用于机器零部件的摩擦接触表面,以提高接触局部区的抗摩擦磨损能力、延长零部件的使用寿命。而在通常加工过程中,涂层与基体的结合界面、以及涂层本身不可避免
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耐磨涂层广泛应用于机器零部件的摩擦接触表面,以提高接触局部区的抗摩擦磨损能力、延长零部件的使用寿命。而在通常加工过程中,涂层与基体的结合界面、以及涂层本身不可避免地存在缺陷,在滚、滑循环接触载荷作用下容易萌生裂纹,导致涂层失效或与基体剥离。分析涂层—基体的应力分布规律、裂纹萌生机理、裂纹缺陷的断裂强度是非常重要的。 本文采用有限元方法研究了TiN涂层在弹性球静压及滑动、圆柱体滑动状态下的二维和三维的弹塑性摩擦接触问题,计算分析了涂层—基体的应力分布规律、裂纹可能萌生的形态和部位、涂层厚度和摩擦系数的影响、涂层表面及界面裂纹的断裂强度。结果表明:(1)涂层表面接触区域边界处有最大拉应力,在循环滑动接触载荷作用下将萌生与滑动方向垂直的疲劳裂纹;(2)涂层越薄越容易产生表面裂纹,越厚越容易产生界面裂纹;(3)摩擦系数越大越容易产生表面和界面裂纹;(4)涂层厚度、基体材料、裂纹形状、裂纹倾角等参数对涂层表面和界面裂纹的J积分有显著影响。其中基体为Hss时界面裂纹J积分较大,动态下基体为WC-Co时表面横向裂纹J积分较大。
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