在高温下对Al/SiC功能分级涂层进行机械表征和冲击损伤评估
D Muniraj1, S Vignesh1, V M Sreehari2
1School of Mechanical Engineering, SASTRA Deemed University, Thanjavur, 613401, Tamilnadu, India.
Scientific reports
|November 25, 2024
概括
在基板上的功能分级等离子体喷涂 (FGPS) 进行了研究,以确定不同温度下的冲击动态和损伤行为. 更高的温度降低了冲击力和反弹速度,表明了改进材料设计的潜力.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 复合材料 复合材料 复合材料
背景情况:
- 功能分级材料 (FGMs) 为航空航天,国防和汽车行业的苛刻应用提供了量身定制的性能.
- 等离子喷雾涂层用于增强基材的表面性能,但它们在动态负载和变化温度下的性能需要详细的研究.
研究的目的:
- 为了研究功能分级等离子体喷涂涂料 (FGPS) 在6061-T6基板上的冲击动态和损伤行为.
- 分析各种温度对FGPS高速冲击反应的影响.
主要方法:
- 实验使用热设置的单阶段气炮进行,将260 J的冲击能量应用于不同温度的FGPS样本.
- 开发了一个有限元模型,结合了约翰逊 - 库克损伤模型和零碎线性可塑性,并使用适当的接触算法进行模拟.
- 进行了微形态学研究,以分析涂层的粘合性和多孔性.
主要成果:
- 冲击模拟显示,温度升高导致刚度降低,导致接触力峰值降低,反弹速度降低,中心偏移增加.
- 微形态学分析显示,化的斑块分布在几微米的范围内,表明了优良的粒子结合.
- 测量FGPS的多孔性含量为1.35%.
结论:
- 该研究提供了关于FGPS在热和冲击负载下的冲击动态和损伤机制的关键见解.
- 研究结果表明,温度显著影响FGPS的机械反应,较高的温度减轻了冲击效应.
- 观察到的优良的粘合和低孔度突出了FGPS在需要在动态条件下高性能应用的潜力.
