冷喷涂SiC-Al复合涂层工艺参数优化及最优区间确定OA

目的确定冷喷涂涂层工艺参数的最优区间,对实际生产中的参数调整具有重要指导意义。方法将Al6061与SiC粉末按不同质量比例混合制备冷喷涂粉末,将Al6061基板固定于夹具上,采用中心复合设计法制定试验参数方案,其余工艺参数保持恒定,利用冷喷涂系统在基板上制备复合涂层。分别制备金相试样、结合强度试样与抗拉强度试样,测量不同工艺参数下涂层的显微硬度、结合强度及抗拉强度。基于试验结果,建立了送粉速率、喷涂温度、喷涂压力及陶瓷含量对上述3个性能指标的二次多项式模型。以三者同时最大化为目标构建多目标优化模型,采用Paretosearch算法求解最优工艺参数组合,并基于响应面与等值线分析得出满足要求的工艺参数区间,最后进行试验验证。结果获得最优工艺参数组合为v_(r)=50 g/min,θ=527.18℃,p=7 MPa,A_(A)=15%;最佳参数区间为v_(r)∈[50,56]g/min,θ∈[495.98,547.14]℃,p∈[6.62,7]MPa,A_(A)∈[15%,18%]。试验验证表明,在该区间内制备的涂层显微硬度均高于125HV,结合强度大于42 MPa,抗拉强度超过180 MPa。结果表明,在最优区间内调控参数,可保证涂层力学性能的一致性,降低对设备控制精度的依赖,提高工艺稳健性与可操作性。本研究提出的区间优化方法不仅提供了理论最优参数点,更明确了工艺参数的允许波动范围,对实际生产中的参数调整具有更强指导意义。本研究提出的区间优化方法不仅提供了理论最优参数点,更明确了工艺参数的允许波动范围结果表明,在最优区间内调控参数,可保证涂层力学性能的一致性,降低对设备控制精度的依赖,提高工艺稳健性与可操作性,对实际生产中的参数调整具有更强指导意义。