EB-PVD隔熱涂層熱殘余應(yīng)力仿真研究.pdf

1、隔熱涂層廣泛應(yīng)用于高溫發(fā)動機的熱端部件，以提高熱端部件的耐受溫度，減少熱端部件的熱彈-塑性-蠕變變形，提高熱端部件的強度，延長其熱力疲勞壽命。在實際應(yīng)用中，由于服役的溫度環(huán)境和載荷條件非常苛刻，隔熱涂層經(jīng)常由于過早的剝落而導(dǎo)致熱端部件失效，嚴重地影響發(fā)動機的使用壽命，甚至導(dǎo)致嚴重的災(zāi)難性事故。 因此，深入認識隔熱涂層的失效機理，提高涂層的壽命和可靠性，對于確保發(fā)動機安全、可靠工作有重要的工程價值。另外，隔熱涂層是一種典型的多層結(jié)

2、構(gòu)，在外力和高溫下的失效機理非常復(fù)雜，涉及力學(xué)、材料等多個學(xué)科，對其開展深入系統(tǒng)的研究具有重要的理論意義。 采用不同方法制備的熱障涂層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在差異，其失效方式和機理也不完全相同。對于電子束物理蒸發(fā)沉積(EB-PVD)方法制備的隔熱涂層，TGO界面的波動與皺褶造成的殘余應(yīng)力是導(dǎo)致其分層失效的主要原因之一。要認識熱障涂層的失效機理，有必要對熱循環(huán)過程中熱障涂層內(nèi)部熱應(yīng)力隨溫度、涂層結(jié)構(gòu)的變化有較深入的了解。 本文運用A

3、NSYS有限元軟件，對EB-PVD TBC系統(tǒng)進行了熱循環(huán)載荷下的瞬態(tài)熱應(yīng)力分析計算，首先考察了含熱生成氧化物(TGO)孤島隔熱涂層系統(tǒng)在典型的熱循環(huán)過程中的溫度場、應(yīng)力場和應(yīng)變場隨時間的變化情況，總結(jié)了TGO孤島(包括孤島距離，孤島大小，孤島密度等)對于系統(tǒng)應(yīng)力狀況影響的初步規(guī)律，所得結(jié)果對檢測隔熱涂層系統(tǒng)的質(zhì)量有一定參考價值。然后，基于BRT實驗細長圓柱狀試樣，通過參數(shù)化建模考察了不同的界面形狀對系統(tǒng)殘余應(yīng)力分布的影響，并給出了優(yōu)化