316L不锈钢基体表面钨功能梯度涂层残余应力的模拟分析

郭双全¹，周张健²，冯云彪¹，张小锋³，葛昌纯^1,2

1. 西南交通大学材料科学与工程学院2. 北京科技大学核材料研究所3. 景德镇陶瓷学院

摘 要：在钢基体(EUROFER、F82H、CLAM、316L)上喷涂钨涂层已成为制备面向等离子体材料的一个重要方法。为了防止钨涂层与钢基体间由于材料热膨胀不匹配而开裂失效,采用热应力缓和型功能梯度涂层是一种行之有效的解决方案。利用有限元分析软件(ANSYS 10.0)分析了梯度涂层厚度对W/316L功能梯度涂层残余应力的影响。模拟结果表明,纯钨层厚度确定时,制备厚的梯度涂层可降低残余应力。当顶层厚度为1mm、梯度涂层厚度为100~200μm时,将产生较大的轴向应力,制备涂层时应当避免此厚度范围。此模拟结果可为该涂层设计和制备提供理论依据和指导。

关键词：不锈钢;核聚变;功能梯度材料(FGM);残余应力;数值模拟;