[發明專利]一種基于道寬與道距約束的切向功能梯度涂層過渡區設計及性能預測方法

有效

• 申請號: 202011190104.5
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112307621B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 李方義;鹿海洋;李燕樂;李劍峰;冉學舉;杜際雨
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;C23C4/12
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明屬于熱噴涂領域，涉及一種基于道寬與道距約束的切向功能梯度涂層過渡區設計及性能預測方法，設計合理的過渡區結構，包括以下步驟：步驟1：確定涂層生長率分布函數和道寬；步驟2：基于道寬與道距約束，確定過渡區多道距搭接結構，具體包括確定道距、過渡區寬度、搭接層數；步驟3：利用面積加權法計算過渡區各位置處涂層的當量復合比，預測過渡區各位置處涂層的抗沖蝕性能。采用本發明制備的切向功能梯度涂層過渡區，涂層各過渡區遵循一致的過渡規律，過渡區抗沖蝕性能過渡平穩、可預測。

技術領域

本發明涉及熱噴涂技術領域，具體涉及一種基于道寬與道距約束的切向功能梯度涂層過渡區設計及性能預測方法。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

葉片類零部件服役時受氣固兩相流沖擊作用，粉塵、微粒的沖蝕磨損易造成減薄損傷。金屬陶瓷涂層在低沖擊角度下具有優異的耐磨損性能，但葉片類零部件型面復雜，沖擊角度變化范圍大，金屬陶瓷涂層在中、高沖擊角度下的存在抗沖蝕性能短板。利用按需增韌理念，結合延性金屬材料在中、高沖擊角度下優異的抗沖蝕性能，不同沖擊角度處匹配所需復合比的涂層，在葉片類零部件表面制備切向功能梯度金屬陶瓷涂層，可有效降低涂層的沖蝕率。

發明人發現，與法向功能梯度涂層、均質涂層不同，沿切向方向，切向功能梯度涂層的各區域涂層的復合比漸變，且各區域間的過渡區設計涉及噴涂道寬、道距及涂層搭接策略，過渡區設計不合理可能導致過渡區抗沖蝕性能過渡不平穩，存在出現應力集中或抗沖蝕性能過渡不穩定的風險，另外，切向功能梯度涂層過渡區的設計及性能預測存在技術空白。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種基于道寬與道距約束的切向功能梯度涂層過渡區設計及性能預測方法，設計合理的過渡區結構，保證噴涂表面各過渡區遵循一致的過渡規律，實現過渡區抗沖蝕性能的平穩過渡與預測。

為實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一個方面，提供了一種基于道寬與道距約束的切向功能梯度涂層過渡區設計方法，包括：

確定涂層生長率分布函數和道寬；

基于道寬與道距約束，確定過渡區多道距搭接結構，包括：道距、過渡區寬度、搭接層數。

本發明的第二個方面，提供了任一上述的方法設計/制造的涂層。

本發明的第三個方面，提供了一種基于道寬與道距約束的切向功能梯度涂層過渡區的性能的預測方法，包括：

基于上述涂層的生長率分布函數，利用面積加權法計算過渡區各位置處涂層的當量復合比k；

確定涂層的復合比k、沖擊角度α、沖蝕率ε三者的對應關系；

根據當量復合比，計算其在沖擊角度α下的當量沖蝕率ε，從而預測過渡區的抗沖蝕性能。

本發明的第四個方面，提供了一種基于道寬與道距約束的切向功能梯度涂層過渡區設計和/或性能預測裝置，所述裝置包括控制器；

所述控制器被配制為執行上述基于道寬與道距約束的切向功能梯度涂層過渡區設計方法的步驟，并基于所述方法所確定過渡區的多道距搭接結構而設計涂層；

和/或所述控制器被配制為執行上述基于道寬與道距約束的切向功能梯度涂層過渡區性能的預測的步驟，并基于所述方法所確定抗沖蝕性能而輸出預測結果。

本發明的有益效果在于：

(1)本發明建立了一種基于道寬與道距約束的切向功能梯度涂層過渡區設計及性能預測方法，填補了切向功能梯度涂層過渡區的設計空白，實現了過渡區抗沖蝕性能的平穩過渡和預測。