ZChSnSb11-6/20钢复合材料结合界面影响因子研究

针对巴氏合金与钢体组成的复合材料,提出并推导了结合界面影响因子λ计算公式。采用电弧喷涂技术制备了有无镀锡层工艺处理ZCh Sn Sb11-6/20钢复合材料,研究了材料的力学性能,得到了结合界面影响因子λ关于巴氏合金比重ξ的数学关系式。结果表明:无镀锡层处理的复合材料结合界面影响因子λ_1随巴氏合金比重ξ的增加而单调递减;而有镀锡层处理的复合材料λ_2与ξ的函数关系存在拐点ξ=0.597,即巴氏合金层存在最佳厚度,使巴氏合金与20钢的结合达到一种平衡,结合性能最佳。经验证,镀锡层工艺处理增强了复合材料的界面结合性能,而且当ξ=0.6时,其界面结合力最大。

ZChSnSb11-6/20钢复合材料不同结合界面结合强度仿真与试验

针对巴氏合金与钢体组成的复合材料,建立了不同结合界面(不同的生产工艺条件)下工件结合强度理论计算模型。以微小单元作为模型构建的基础,利用COMSOL Multiphysics软件对其结合界面进行了有限元应力场仿真模拟,得到了不同生产工艺条件下界面应力分布情况。仿真结果表明:三种结合界面下提出的理论计算公式与模拟计算值之间的相对误差值在15%内。采用电弧喷涂技术制备了不同结合界面和不同表面粗糙度的ZChSnSb11-6/20钢复合材料,得到了不同结合界面许用结合强度。试验结果表明:对于同一表面粗糙度,其结合强度随结合界面接触面积的增大而增大,圆弧面(B型)和截球面(C型)两种结合界面的结合强度值较接近,差值在2MPa之内;光面(A型)结合界面的结合强度最小,约为B型、C型两种结合界面结合强度的60%。通过对比分析,对所构建模型进行了模型评价,得到了模型评价对照表。