基于柱状结构的热障涂层隔热性能数值研究

基于四参数随机生长方法和热阻网络方法开发了涂层微结构构建和隔热性能分析软件,构建了各向异性孔隙结构的柱状涂层微结构,着重研究了柱状孔隙大小、数量和细长化对柱状涂层有效导热系数和隔热性能的影响。结果表明:提高涂层的孔隙率是增强涂层隔热性能的有效途径;孔隙率一定时,随着柱状孔隙直径减小,其隔热性能增强,并且结构更加稳定;孔隙率一定时,随着柱状孔隙细长化,其隔热性能在一定程度上会有所减弱,但其稳态导热温度分布更加均匀,结构更加稳定。

激光加工热障涂层微孔成型质量优化

以氧化钇稳定氧化锆陶瓷(Yttria-stabilized zirconia)为加工材料,对陶瓷片的微孔激光加工过程进行单因素试验,探究功率因子、扫描速度及重复频率等参数对微孔侧面间隙及圆度等评价指标的影响规律。鉴于各参数对评价指标的影响存在差异,无法通过改变单参数来获得最优的加工质量,设计了四因素四水平正交试验,对加工参数进行分析和优化。根据正交试验结果进行综合选择,得到的优化组合加工参数如下:功率因子为70%、重复频率为50 kHz、扫描速度为19μm/s、扫描间距为25μm。按优化后参数加工的热障涂层微孔成型较为理想。