铝的协调变形能力对钢基复合陶瓷层界面裂纹扩展的影响

金属表面陶瓷化能有效地增强传统材料表面性能，但陶瓷层与金属基体间变形的不协调性易产生界面裂纹而剥离失效，制约其发展。由此提出在钢表面预制出连接钢与陶瓷层的中间铝层，形成Al2O3层/Al层/FeAl层复合陶瓷层体系。铝层的存在可缓解界面处剪切应力，改善涂层内的应力状态。因此，控制中间铝层向陶瓷层转化的程度，以及评定中间铝层的能量耗散作用对涂层裂纹扩展的影响，是解决陶瓷涂层体系内部协调性和界面失效的两个关键问题。本项目拟从表面与基体整体系统、各层微观力学性能、界面裂纹扩展出发，研究铝层的功能协调特性。探索Al2O3层/Al层界面结构的演变规律，揭示铝层影响界面裂纹扩展沿晶、穿晶或混合形式的基本规律。获得有效发挥陶瓷层作用的新途径，确定铝层转化为陶瓷层的关键转折点。通过研究，可以深化对类似非相容性金属与陶瓷多层体系结构中间层的认识，揭示多层复合涂层失效机理，对优化复合涂层设计具有重要指导意义。