双层氧化物生长下热障涂层的界面失效与应力演化

在长时高温服役环境下,热障涂层(TBCs)会在内部的陶瓷层(TC)和粘结层(BC)之间生成由Al_(2)O_(3)层和混合性氧化物层(MO)组成的双层热生长氧化物(TGO)。其中,后期生成的MO由于其疏松多孔、脆性大等特点,极易造成涂层内微裂纹的形成和扩展,导致涂层的过早剥落。因此,依据双层TGO生长的扩散—氧化模型,在考虑材料非线性变形行为的基础上,运用生死单元法模拟TBCs内双层TGO异向生长下涂层界面的失效与应力演化过程。结果表明:MO的生长会大幅提升涂层界面的拉伸应力水平,易导致MO/TC界面在高温阶段波峰区域和冷却阶段斜坡中心区域发生破坏及失效;MO/TC界面的失效会引起BC层波峰处更高的拉伸应力,促进冷却阶段Al_(2)O_(3)/BC界面从波峰向波谷的破坏;MO/TC界面失效后,h_(Al_(2)O_(3))/h_(MO)的增加会加速Al_(2)O_(3)/BC界面的破坏。