根据Box-Behnken二阶响应曲面法, 设计了三因素三水平的回归分析试验; 采用大气等离子喷涂技术在TC4钛合金表面制备了Cr2O3涂层, 以不同工艺条件下的涂层显微硬度(H)作为响应值, 建立了喷涂电流I、等离子气体流量QAr和喷距d与硬度响应输出之间的数学模型, 讨论三种影响因子的显著性及其交互作用的影响, 得到了涂层硬度的连续变量响应曲面和等高曲线, 用于大气等离子喷涂Cr2O3涂层的工艺优化和性能预测。结果表明: 涂层硬度的优化二次拟合曲线方程为H=17 330.35+10.15I-735.74QAr-47.57d+0.073I·d-0.014I2+7.8QAr2; 最大硬度的预测参数为I=588.47 A, QAr=40.00 L·min-1, d=80.00 mm, 此时能获得的硬度高达1 271.72 HV0.3, 与实际测得的最大硬度1 284.7 HV0.3相当。
所属栏目
物理模拟与数值模拟国际科技合作项目(2011DFB50030); 国家重点基础研究发展计划课题项目(2012CB625100)
收稿日期
2013/3/222014/2/17
作者单位
毛杰:广州有色金属研究院, 广州 510651
邓畅光:广州有色金属研究院, 广州 510651
杨焜:广州有色金属研究院, 广州 510651
邝子奇:广州有色金属研究院, 广州 510651
欧献:广州有色金属研究院, 广州 510651
备注
毛杰(1979-), 男, 湖南常德人, 工程师, 博士。
引用该论文:
MAO Jie,DENG Chang-guang,YANG Kun,KUANG Zi-qi,OU Xian.Process Optimization of Cr2O3 Coating Deposited by Atmospheric Plasma Spraying Based on Response Surface Methodology[J].Materials for mechancial engineering,2014,38(6):100～104
毛杰,邓畅光,杨焜,邝子奇,欧献.大气等离子喷涂Cr2O3涂层的响应曲面法工艺优化[J].机械工程材料,2014,38(6):100～104
参考文献
【1】
SAMSONOV G V.The oxide handbook［M］.2nd ed. New York: IFI/Plenum, 1982: 192-195.
【2】
RICHARD C S, LU J, BRANGER G. Study of Cr2O3 coa-tings［J］.Journal of Thermal Spray Technology, 1995, 4(4): 342-352.
【3】
周静, 韦云隆, 张隆平, 等.等离子喷涂耐磨涂层及热障涂层的新进展［J］.表面技术, 2001, 30(2): 23-25.
【4】
张景德, 尹衍升, 李静, 等.陶瓷涂层材料的应用与发展［J］.机械工程材料,2002,26(11):5-6.
【5】
李福海,刘敏,朱晖朝,等.APS喷涂Cr2O3涂层的工程化应用研究［J］.材料研究与应用,2007,1(1):47-50.
【6】
陈雄伟,尹登峰,刘敏,等.大气等离子喷涂工艺参数对Cr2O3 涂层磨损性能的影响［J］.机械工程材料,2008,32(7):9-12.
【7】
李剑锋,黄静琪,季珩,等.等离子喷涂Cr2O3涂层显微硬度的工艺优化［J］.硅酸盐学报,2001,29(1):497-503.
【8】
孙永兴,王引真,何艳玲.等离子喷涂工艺稳定性对Cr2O3涂层结合强度的影响［J］.兵器材料科学与工程,2001,24(2):38-40.
【9】
BOX G E P, WILSON K B. On the experimental attainment of optimum conditions［J］.Journal of the Royal Statistical Society:Series B,1951,13:1-45.
【10】
BOX G E P, BEHNKEN D W. Some new three-level designs for the study of quantitative variables［J］.Technometrics,1960,2:455-475.
【11】
TROCZYNSKI T, PLAMONDON M. Response surface methodology for optimazation of plasma spraying［J］.Journal of Thermal Spray Technology,1992,1:293-300.
【12】
LIN B T, JEAN M D, CHOU J H. Using response surface methodology with response transformation in optimizing pla-sma spraying coatings［J］.Int J Adv Manuf Technol, 2007,34:307-315.
【13】
RAMACHANDRAN C S, BALASUBRAMANIAN V, ANANTHAPADMANABHAN P V. Multiobjective optimization of atmospheric plasma spray process parameters to deposit yttria-stabilized zirconia coatings using response surface methodology［J］.Journal of Thermal Spray Technology,2011,20:590-607.
【14】
SHARMA S. Erosive wear study of rare earth-modified HVOF-sprayed coatings using design of experiment［J］.Journal of Thermal Spray Technology,2012,21:49-62.
