基体预热对激光熔覆制备Al2O3-ZrO2陶瓷涂层裂纹敏感性的影响

王冉，王玉玲，姜芙林，杨发展

基体预热对激光熔覆制备Al2O3-ZrO2陶瓷涂层裂纹敏感性的影响

王冉，王玉玲，姜芙林，杨发展

（青岛理工大学，山东 青岛 266000）

为了解决钛合金表面制备Al2O3-ZrO2陶瓷涂层存在的陶瓷涂层脆性大、易开裂等问题，有效增强钛合金耐高温、耐磨损性能，扩大其在高温、重载等严苛条件下的使用范围，通过基体预热方式对在钛合金表面制备的Al2O3-ZrO2陶瓷熔覆层的裂纹敏感性进行改善，通过进行熔覆试验和对熔覆层微观组织形貌分析、性能测试分别评价不同预热温度对熔覆层裂纹敏感性的影响，还进一步通过有限元分析软件建立热力耦合模型，从理论的角度探究基体预热影响熔覆层裂纹敏感性的作用机理。实验发现经基体预热，熔覆层裂纹数量明显减少，测得基体预热200 ℃时，熔覆层断裂韧性得到明显提高，从4.7 MPa·m½提高至8.1 MPa·m½，熔覆层显微组织发生了由等轴晶、柱状晶向条状枝晶、胞状晶的转变。根据不同预热温度下的热力耦合结果发现，随着预热温度的升高，熔覆层中的残余应力明显减小，降低了熔覆层内部的应力集中，从而抑制了熔覆层的开裂行为。采取基体预热的方式可明显降低熔覆层内的残余应力，改善熔覆层裂纹的敏感性，增强熔覆层的韧性，预热200～300 ℃时对熔覆层性能的改善效果最为明显，可以为实际生产制造陶瓷涂层过程中抑制裂纹发生提供切实可行的参考依据。

激光熔覆；裂纹控制；数值模拟；陶瓷涂层；基体预热；热力耦合