[发明专利]一种基于道宽与道距约束的切向功能梯度涂层过渡区设计及性能预测方法

说明书

本发明属于热喷涂领域，涉及一种基于道宽与道距约束的切向功能梯度涂层过渡区设计及性能预测方法，设计合理的过渡区结构，包括以下步骤：步骤1：确定涂层生长率分布函数和道宽；步骤2：基于道宽与道距约束，确定过渡区多道距搭接结构，具体包括确定道距、过渡区宽度、搭接层数；步骤3：利用面积加权法计算过渡区各位置处涂层的当量复合比，预测过渡区各位置处涂层的抗冲蚀性能。采用本发明制备的切向功能梯度涂层过渡区，涂层各过渡区遵循一致的过渡规律，过渡区抗冲蚀性能过渡平稳、可预测。

技术领域

本发明涉及热喷涂技术领域，具体涉及一种基于道宽与道距约束的切向功能梯度涂层过渡区设计及性能预测方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

叶片类零部件服役时受气固两相流冲击作用，粉尘、微粒的冲蚀磨损易造成减薄损伤。金属陶瓷涂层在低冲击角度下具有优异的耐磨损性能，但叶片类零部件型面复杂，冲击角度变化范围大，金属陶瓷涂层在中、高冲击角度下的存在抗冲蚀性能短板。利用按需增韧理念，结合延性金属材料在中、高冲击角度下优异的抗冲蚀性能，不同冲击角度处匹配所需复合比的涂层，在叶片类零部件表面制备切向功能梯度金属陶瓷涂层，可有效降低涂层的冲蚀率。

发明人发现，与法向功能梯度涂层、均质涂层不同，沿切向方向，切向功能梯度涂层的各区域涂层的复合比渐变，且各区域间的过渡区设计涉及喷涂道宽、道距及涂层搭接策略，过渡区设计不合理可能导致过渡区抗冲蚀性能过渡不平稳，存在出现应力集中或抗冲蚀性能过渡不稳定的风险，另外，切向功能梯度涂层过渡区的设计及性能预测存在技术空白。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于道宽与道距约束的切向功能梯度涂层过渡区设计及性能预测方法，设计合理的过渡区结构，保证喷涂表面各过渡区遵循一致的过渡规律，实现过渡区抗冲蚀性能的平稳过渡与预测。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种基于道宽与道距约束的切向功能梯度涂层过渡区设计方法，包括：

确定涂层生长率分布函数和道宽；

基于道宽与道距约束，确定过渡区多道距搭接结构，包括：道距、过渡区宽度、搭接层数。

本发明的第二个方面，提供了任一上述的方法设计/制造的涂层。

本发明的第三个方面，提供了一种基于道宽与道距约束的切向功能梯度涂层过渡区的性能的预测方法，包括：

基于上述涂层的生长率分布函数，利用面积加权法计算过渡区各位置处涂层的当量复合比k；

确定涂层的复合比k、冲击角度α、冲蚀率ε三者的对应关系；

根据当量复合比，计算其在冲击角度α下的当量冲蚀率ε，从而预测过渡区的抗冲蚀性能。

本发明的第四个方面，提供了一种基于道宽与道距约束的切向功能梯度涂层过渡区设计和/或性能预测装置，所述装置包括控制器；

所述控制器被配制为执行上述基于道宽与道距约束的切向功能梯度涂层过渡区设计方法的步骤，并基于所述方法所确定过渡区的多道距搭接结构而设计涂层；

和/或所述控制器被配制为执行上述基于道宽与道距约束的切向功能梯度涂层过渡区性能的预测的步骤，并基于所述方法所确定抗冲蚀性能而输出预测结果。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明建立了一种基于道宽与道距约束的切向功能梯度涂层过渡区设计及性能预测方法，填补了切向功能梯度涂层过渡区的设计空白，实现了过渡区抗冲蚀性能的平稳过渡和预测。