[發明專利]一種熱噴涂涂層性能參數計算方法

有效

• 申請號: 201810730034.4
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN108875260B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 袁曉靜;查柏林;陳小虎;侯根良;鄭燃
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本技術發明屬于表面工程領域。本發明提供一種基于微觀組織結構計算涂層性能參數方法，其特征在于：依托涂層微觀組織結構建立涂層有限元模型，分步驟實現熱噴涂涂層性能參數計算，解決了熱噴涂涂層成分多、缺陷形態復雜共存的難以有效計算的問題，實現了微觀組織結構不同尺度性能分析，兼顧解決熱噴涂涂層相多、缺陷形態復雜且共存的問題，更貼近熱噴涂涂層的真實特征，得到的涂層性能評價結果更可靠，更具有指導意義。本發明方法簡單實用可靠、成本低，還可以運用于復合材料、巖石、混凝土、土壤等結構性能的定量計算，為豐富此類涉及微觀結構特征與宏觀性能關聯科學問題的解決，提供了一種有效的技術途徑。

技術領域

本技術發明屬于表面工程領域，涉及一種熱噴涂涂層性能參數計算方法。

背景技術

熱噴涂涂層具有改善結構表面性能、提高表面強度、提供特殊功能、降低關鍵結構損壞率的特點，是零件制造不可或缺的工藝環節。研究表明，熱噴涂涂層性能與微觀組織結構特征關系密切。尤其是涂層中夾雜的氧化物、裂紋、孔隙等微缺陷，會導致涂層與同成分材料之間較大的性能差異。目前，熱噴涂涂層性能的評價主要依靠試驗測試與數值推算。對于試驗測試，由于試驗樣本的選擇以及環境因素影響而存在一定誤差和限制，一些涂層性能只能依靠數值分析。但是，傳統的數值分析大多數是建立在等效均質分布的基礎上，使得數值計算結果與實驗測試結果之間的差異較大，無法有效滿足熱噴涂性能有效評價。目前，準確計算熱噴涂涂層性能還缺少有效的方法。

近年來，美國國家標準與技術研究院(NIST，National Institute of Standardsand Technology)開發的二維面向對象的有限元技術(OOF2，Object Oriented FiniteElement(2D))通過微觀組織結構的二值信息構建復合材料特征結構的有限模型，能夠將微觀結構特征準確定位，但在與涂層性能評價方面尚未建立關聯。西安交通大學黃明(CN102819647 B)提出的隨機有限元方法將基于微觀概率信息與隨機算法相結合建立了非均質材料微觀組織結構的有限元模型，但其建立的二值法，無法滿足熱噴涂涂層隨機、層狀、扁平化的特點，這與熱噴涂涂層的特征相離較遠，湘潭大學楊麗等(CN 104063902 A)提出通過在微觀組織結構圖中建立缺陷邊界的方法，將微觀圖轉化為矢量圖，進而基于ANSYS軟件構建有限元模型，提供了一種有效的計算方法。但是，該方法是建立在二值處理基礎上的(或是涂層微觀組織結構的二值化，或是從理論上建立的隨機二值化)基礎上，然而如前所述，熱噴涂涂層微觀組織結構并非如此，因此無法滿足熱噴涂涂層中多成分相與缺陷，如孔隙、夾雜等多元并存時，涂層性能參數獲取的需要。

基于此，本發明提出一種熱噴涂涂層性能參數計算方法，從涂層微觀組織結構入手在不同標尺下建立涂層參數分析模型，通過數值計算獲得涂層宏觀性能參數，為熱噴涂涂層性能評價提供技術支撐。

發明內容

針對上述現有技術狀況，現將本發明的技術解決方案敘述如下：