31 / 2021-03-18 19:53:11

基于高速多角度冲击的TiN/Ti涂层损伤机理研究

TiN/Ti涂层；多角度冲击测试；高冲蚀速度；损坏机理

摘要：TiN/Ti涂层在改善沙漠环境服役的航空发动机抗冲蚀性能方面具有巨大的应用潜力。然而，高速、多角度加载条件下涂层及基体的损伤行为和机理却很少被研究。本文采用磁滤阴极真空离子镀设备将TiN/Ti涂层沉积在Ti6Al4V合金上。采用空气炮系统对沉积了TiN/Ti涂层的样品进行多角度冲击测试，冲击角度分别为45°，60°，90°，速度为330 m/s。通过研究涂层表面损伤形貌、裂纹扩展和应力分布，揭示了TiN/Ti涂层的损伤行为和机理。结果表明，高速冲击条件下，涂层和基体均发生塑性变形。TiN层的裂纹先垂直向下延伸，当裂纹消耗部分冲击能量后，裂纹扩展到Ti层会发生偏转。发现环形裂纹和径向裂纹在涂层表面交叉成网格状，应力分析结果表明高速冲击产生的剪切力是裂纹扩展和剥落的主要原因。

关键词：TiN/Ti涂层；多角度冲击测试；高冲蚀速度；损坏机理