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Numerical simulation of TBCs residual stresses by the growth of TGO on typical interface morphology
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作者 韩志勇 张华 王志平 《China Welding》 EI CAS 2012年第2期64-68,共5页
The effect of TGO ( thermally grown oxide ) growth based on typical interface morphology on residual stresses distribution in thermal barrier coatings was analyzed by ABAQUS software. TGO oxidation kinetics, the rel... The effect of TGO ( thermally grown oxide ) growth based on typical interface morphology on residual stresses distribution in thermal barrier coatings was analyzed by ABAQUS software. TGO oxidation kinetics, the relationship between TGO thickness and thermal cycles number, and typical morphology including sinusoid , cone and groove were considered in the calculation process. 13 FEM (finite element method) models with different TGO thickness based on uniform interface morphology were established for analysis. The calculation results show that TCC ( top ceramic coating ) /TGO and TGO/BC (bond coating) interface residual stresses are affected significantly by inter)hce morphology and TGO thickness, both of which increase significantly with TGO growth ; the stress level in TCC/TGO interface is greater than that of TGO/BC interface ; each morphology peak exhibits tensile stress while each valley exhibits compressive stress in TCC/TGO interface; stress concentrates in such locations as each morphology center with sharp angle and the stress reaches the maximal value at the tip of each angle. 展开更多
关键词 thermal barrier coatings FEM residual stress interface morphology tgo growth
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TGO界面特征对热障涂层残余应力的影响 被引量:6
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作者 韩志勇 张华 王志平 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期33-36,114,共4页
采用非线性有限元方法模拟计算了热障涂层中陶瓷层(TCC)及粘结层(BC)与热生长氧化物(TGO)层界面的残余应力的分布,计算过程中,考虑到了材料物性的非线性特征及界面形貌特征的影响.结果表明,形貌单元尺寸及分布密度对TGO界面应力有明显... 采用非线性有限元方法模拟计算了热障涂层中陶瓷层(TCC)及粘结层(BC)与热生长氧化物(TGO)层界面的残余应力的分布,计算过程中,考虑到了材料物性的非线性特征及界面形貌特征的影响.结果表明,形貌单元尺寸及分布密度对TGO界面应力有明显的影响,TCC/TGO界面的应力大于BC/TGO界面的应力.在锥形坑形貌中心尖点处存在应力集中现象,且呈现最大应力值,是涂层失效的危险点,并且残余应力值随着界面形貌分布密度的增加而减小. 展开更多
关键词 热障涂层 非线性计算 界面形貌 热生长氧化物
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TGO均匀生长及典型界面形貌特征对热障涂层残余应力的影响 被引量:3
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作者 韩志勇 王欢 +1 位作者 丁昆英 王志平 《河北师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2012年第2期155-158,共4页
考虑到热障涂层中陶瓷层/粘结层界面间的热生长氧化物以及粘结层的表面形貌,模拟计算了热障涂层中锥形坑对热生长氧化层与陶瓷层、粘结层界面残余应力分布.计算结果表明,形貌单元尺寸及分布密度对热生长氧化物界面应力有明显的影响,热... 考虑到热障涂层中陶瓷层/粘结层界面间的热生长氧化物以及粘结层的表面形貌,模拟计算了热障涂层中锥形坑对热生长氧化层与陶瓷层、粘结层界面残余应力分布.计算结果表明,形貌单元尺寸及分布密度对热生长氧化物界面应力有明显的影响,热生长氧化物层与陶瓷层界面的应力大于与粘结层界面的应力,在形貌中心处存在应力集中,并且达到最大值,形貌中心是涂层失效的危险点,其残余应力随着界面形貌单元数量的增加而减小. 展开更多
关键词 热障涂层 残余应力 界面形貌 热生长氧化物
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热障涂层的界面形貌对TGO层生长行为的作用机制 被引量:6
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作者 唐健江 于方丽 +3 位作者 张海鸿 白宇 王俊文 刘艳玲 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期113-119,共7页
通过对陶瓷层/粘接层界面应力和热生长氧化物(thermally grown oxides,TGO)层的生长规律分析,研究涂层界面凸起对TGO生长行为的作用机制。结果表明:TGO在陶瓷层/粘接层界面凸起区域的生长速率高于其他区域;由ANSYS有限元软件应力分析可... 通过对陶瓷层/粘接层界面应力和热生长氧化物(thermally grown oxides,TGO)层的生长规律分析,研究涂层界面凸起对TGO生长行为的作用机制。结果表明:TGO在陶瓷层/粘接层界面凸起区域的生长速率高于其他区域;由ANSYS有限元软件应力分析可知,随着界面粗糙度的增加(10μm增至20μm),涂层的界面应力增加(185 MPa增到406 MPa);TGO层的厚度增加(1.6μm增至9.3μm)同样会使界面应力增加(142 MPa增大到574 MPa);此外,在高温氧化过程中,陶瓷层/粘接层界面凸起区域主要表现为拉应力,凹陷区域为压应力;拉应力能够促进TGO层的快速生长,压应力则会抑制TGO的生长速率;在保证涂层有效结合强度的前提下,降低粘接层的表面粗糙度,能够有利于降低涂层的界面应力以及减缓TGO的生长速率,从而提高热障涂层高温稳定性。 展开更多
关键词 热障涂层 界面形貌 界面应力 tgo生长行为
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热障涂层TGO界面应力分布及裂纹扩展行为的研究进展 被引量:5
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作者 李帅 底月兰 +2 位作者 王海斗 赵运才 王力 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期138-147,共10页
热障涂层以其优异的抗氧化、隔热、耐腐蚀性而广泛应用于热端部件表面。在超过1000℃高温的服役环境下,外界的氧元素通过陶瓷层扩散到粘接层界面,与其中的金属元素发生氧化反应生成一层热生长高温氧化物(TGO)。随着服役时间的增加,TGO... 热障涂层以其优异的抗氧化、隔热、耐腐蚀性而广泛应用于热端部件表面。在超过1000℃高温的服役环境下,外界的氧元素通过陶瓷层扩散到粘接层界面,与其中的金属元素发生氧化反应生成一层热生长高温氧化物(TGO)。随着服役时间的增加,TGO不断生长,TGO界面产生较大的热应力,导致裂纹的萌生与扩展,使得涂层大面积剥落,因此TGO氧化失效的研究既是难点也是热点问题。总结了研究TGO界面建立的主要几种模型,例如同心圆界面模型、曲线弦界面模型和真实界面模型,其中曲线几何结构通常只需要振幅和波长即可很好地描述界面,因此大多数模型建立采用了曲线模型。在此基础上,重点综述了界面形貌、界面粗糙度和TGO厚度对应力分布的影响,以及从应变能释放率和裂纹路径两个角度探讨了界面损伤行为。上述研究很好地阐明了TGO生长过程,但是仅考虑了形态特征对应力分布的影响,接下来的研究应考虑真实TGO界面并完善模拟的准确性,同时发展有限元技术实现在实际条件下裂纹扩展路径和使用寿命的预测。 展开更多
关键词 热障涂层 tgo 界面模型 界面应力 损伤失效
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热障涂层界面形貌尺寸与残余应力的关系 被引量:14
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作者 姚国凤 马红梅 +3 位作者 王晓英 罗志久 高雪飞 陈光南 《金属热处理》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期43-46,共4页
利用ANSYS有限元分析软件对热障涂层中的残余应力进行了模拟分析,得出了界面形貌尺寸与残余应力之间的关系。模拟结果表明,热障涂层中的残余应力是界面形貌尺寸的函数。这些结论为提高涂层界面结合强度的热障涂层界面造形提供了理论支持... 利用ANSYS有限元分析软件对热障涂层中的残余应力进行了模拟分析,得出了界面形貌尺寸与残余应力之间的关系。模拟结果表明,热障涂层中的残余应力是界面形貌尺寸的函数。这些结论为提高涂层界面结合强度的热障涂层界面造形提供了理论支持,也为热障涂层界面的优化提供了指导意见。 展开更多
关键词 热障涂层 残余应力 界面形貌
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ZrO2-ZiCrAl系功能梯度热障涂层界面残余热应力研究 被引量:7
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作者 王鲁 王富耻 +2 位作者 吕广庶 张丽华 范天佑 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 1998年第5期630-633,共4页
研究用等离子喷涂方法制备Zro2-NiCrAl系功能梯度热障涂层的不同梯度过渡层之间,以及与基体之间界面的残余热应力和功能梯度热障涂层厚度、组分对残余热应力的影响.方法来用热弹性有限元方法.结果所设计的功能梯度热障涂... 研究用等离子喷涂方法制备Zro2-NiCrAl系功能梯度热障涂层的不同梯度过渡层之间,以及与基体之间界面的残余热应力和功能梯度热障涂层厚度、组分对残余热应力的影响.方法来用热弹性有限元方法.结果所设计的功能梯度热障涂层的界面残余热应力得到有效缓和.结论对于所要保护的基体,可用有限元数值分析结果选择适当的功能梯度材料体系. 展开更多
关键词 功能梯度材料 热障涂层 残余热应力 TBC 氧化锆
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等离子喷涂热障涂层热震失效过程及残余应力分析 被引量:7
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作者 王志平 林小娉 +1 位作者 贾鹏 丁坤英 《材料热处理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期116-120,共5页
采用等离子喷涂技术在高温合金上制备了热障涂层(粘接层为NiCoCrAlY,陶瓷层为ZrO2-8%Y2O3),利用扫描电镜(SEM)、拉曼光谱(RFS)等试验手段研究了热障涂层热震失效的过程及残余应力大小和分布状态。结果表明:150次热循环后,陶瓷层和热生... 采用等离子喷涂技术在高温合金上制备了热障涂层(粘接层为NiCoCrAlY,陶瓷层为ZrO2-8%Y2O3),利用扫描电镜(SEM)、拉曼光谱(RFS)等试验手段研究了热障涂层热震失效的过程及残余应力大小和分布状态。结果表明:150次热循环后,陶瓷层和热生长氧化物(TGO)生成裂纹,其中陶瓷层的裂纹已扩展至TGO;350次热循环后,出现贯通陶瓷层与金属过渡层的纵向裂纹,涂层局部出现剥离,剥离位置位于TGO与陶瓷层界面;拉曼光谱(RFS)分析结果显示TGO内应力水平分布不均,局部厚大区和凸凹处残余应力较大,是裂纹萌生、扩展的主要部位。 展开更多
关键词 热障涂层 热循环 残余应力 热生长氧化物
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热障涂层的三维界面形貌与热应力关系 被引量:5
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作者 王志平 韩志勇 +1 位作者 陈亚军 丁昆英 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期21-24,114,共4页
使用等离子喷涂方法制备出双层热障涂层(粘结层为Ni-Cr-Al-Y,陶瓷层为ZrO2).使用ABAQUS有限元分析软件,采用间接耦合分析的方法,模拟计算了喷涂过程中陶瓷层/粘结层间三维结构椭圆界面的应力场分布,得出了粘结层表面三维椭球形貌单元位... 使用等离子喷涂方法制备出双层热障涂层(粘结层为Ni-Cr-Al-Y,陶瓷层为ZrO2).使用ABAQUS有限元分析软件,采用间接耦合分析的方法,模拟计算了喷涂过程中陶瓷层/粘结层间三维结构椭圆界面的应力场分布,得出了粘结层表面三维椭球形貌单元位置和尺寸与热应力分布之间的关系.模拟结果表明,涂层制备后,椭球形貌单元位置和尺寸对于陶瓷层和粘结层的界面应力影响较为明显,在形貌单元尺寸一定的情况下,涂层边界附近形貌单元的热应力相对较大,是涂层失效的危险单元,单元角点处为各个单元的危险点,当短半轴为20μm时界面危险点应力σyy达到最大值324 MPa. 展开更多
关键词 热障涂层 热应力 界面形貌
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热障涂层界面形貌和尺寸对热应力的影响 被引量:5
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作者 韩志勇 王志平 陈亚军 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期21-24,114,共4页
为了研究航空发动机热障涂层的失效机制,以及涂层界面间的三维形貌对涂层热应力的影响,使用ABAQUS有限元分析软件,计算了陶瓷层/粘结层结合界面间6种三维凹坑和凸起形貌单元形状以及尺寸对界面主应力σyy分布的影响规律.结果表明,形貌... 为了研究航空发动机热障涂层的失效机制,以及涂层界面间的三维形貌对涂层热应力的影响,使用ABAQUS有限元分析软件,计算了陶瓷层/粘结层结合界面间6种三维凹坑和凸起形貌单元形状以及尺寸对界面主应力σyy分布的影响规律.结果表明,形貌单元对界面应力有明显的影响,凹坑形貌界面上应力为压应力,凸起应力为拉应力,在形貌最低和最高处应力最大,尖角处应力相对集中.陶瓷层和粘结层的界面应力随着形貌单元尺寸的变化而发生变化,危险点处应力值随着纵向尺寸的增加而明显增大,曲率变化显著的地方存在着应力集中,曲率越大,应力越大. 展开更多
关键词 热障涂层 热应力 界面形貌 有限元分析
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界面粗糙度对双层热障涂层残余应力影响的数值模拟 被引量:5
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作者 侯平均 王汉功 +1 位作者 查柏林 袁晓静 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2007年第7期82-85,共4页
运用ANSYS有限元分析软件模拟了双层热障涂层(ZrO2/NiCrAlY)在制备过程中的温度场,在此基础上,进行热-应力耦合计算分析试样的残余应力,重点计算了不同基体表面粗糙度条件下的残余应力分布。结果表明:试样的温度分布呈不均匀变化,与实... 运用ANSYS有限元分析软件模拟了双层热障涂层(ZrO2/NiCrAlY)在制备过程中的温度场,在此基础上,进行热-应力耦合计算分析试样的残余应力,重点计算了不同基体表面粗糙度条件下的残余应力分布。结果表明:试样的温度分布呈不均匀变化,与实际喷涂过程相近;双层热障涂层的最大残余应力集中在粗糙界面的凸起与凹坑部分;涂层内的等效残余应力随表面粗糙度的增大整体呈增大趋势,在Ra=30μm附近时,等效残余应力较小,同时压应力较小。 展开更多
关键词 热障涂层 ANSYS 残余应力 界面粗糙度
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氧化层增厚对涡轮导叶热障涂层残余应力的影响 被引量:2
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作者 刘建华 刘永葆 +1 位作者 刘莉 贺星 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2017年第3期98-104,共7页
为了获得氧化层增厚对热障涂层残余应力的影响规律,在前期采用热流耦合方法研究热障涂层温度场的基础上,考虑温度相关的热障涂层各层材料特性,分析了多循环、氧化层(TGO)热生长以及蠕变累积作用下涂层的残余应力。结果表明:经过50个热... 为了获得氧化层增厚对热障涂层残余应力的影响规律,在前期采用热流耦合方法研究热障涂层温度场的基础上,考虑温度相关的热障涂层各层材料特性,分析了多循环、氧化层(TGO)热生长以及蠕变累积作用下涂层的残余应力。结果表明:经过50个热循环后,氧化层厚度在叶片尾部高温区域最大;当TGO厚度大于2μm时,TGO厚度越大,陶瓷面层内靠近界面附近的最大主应力增量越大,易导致陶瓷面层在界面附近出现断裂失效。TGO热生长还造成靠近氧化层/粘结层的界面区域内粘结层的Mises等效应力增大,致使粘结层再次进入塑性屈服的可能性增大;TGO热生长对导叶合金材料应力分布的影响可以忽略。 展开更多
关键词 热障涂层 导叶 tgo热生长 残余应力
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界面形貌对热障涂层残余应力影响的数值模拟 被引量:3
13
作者 朱晨 刘杨 +1 位作者 陈亚军 王志平 《焊接技术》 北大核心 2010年第3期10-13,共4页
利用ABAQUS有限元分析软件对热障涂层中的残余应力进行了模拟分析,研究了不同界面微结构及其尺寸(包括圆弧半径、高度)对平行和垂直于界面的残余应力最大值的影响。结果表明,界面形貌结构尺寸与热障涂层中的陶瓷层及粘结层界面残余应力... 利用ABAQUS有限元分析软件对热障涂层中的残余应力进行了模拟分析,研究了不同界面微结构及其尺寸(包括圆弧半径、高度)对平行和垂直于界面的残余应力最大值的影响。结果表明,界面形貌结构尺寸与热障涂层中的陶瓷层及粘结层界面残余应力有密切的关系,凹凸不平的界面将会使界面残余应力发生突变,界面形貌的曲率对残余应力的影响较大。这些结论为提高涂层界面结合强度提供了理论支持,也为热障涂层界面的优化提供了指导。 展开更多
关键词 热障涂层 残余应力 界面形貌 数值模拟
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界面形貌对残余应力的影响 被引量:2
14
作者 姚国凤 丁艳霞 王敏 《吉林大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期704-707,共4页
以等离子喷涂热障涂层为研究对象,采用有限元分析软件ANSYS中热应力分析功能,对于不同的界面形貌模型,分析计算了其热障涂层中的残余应力的分布和极值,从而得出了不同的界面形貌对涂层中残余应力的一些影响规律。
关键词 固体力学 热障涂层 界面形貌 残余应力 数值模拟
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基体条件对Sm_2Zr_2O_7/YSZ双陶瓷层热障涂层界面残余热应力的影响 被引量:2
15
作者 李振军 吴惠云 《中国陶瓷》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期21-26,共6页
采用有限元分析软件ANSYS对等离子喷涂Sm2Zr2O7/YSZ双陶瓷层热障涂层界面残余热应力分布进行了数值仿真。结果表明:基体厚度不同时,涂层界面Sm2Zr2O7/YSZ及界面YSZ/NiCoCrAlY对应应力及应力梯度基本不变,表明应力及应力梯度与基体厚度无... 采用有限元分析软件ANSYS对等离子喷涂Sm2Zr2O7/YSZ双陶瓷层热障涂层界面残余热应力分布进行了数值仿真。结果表明:基体厚度不同时,涂层界面Sm2Zr2O7/YSZ及界面YSZ/NiCoCrAlY对应应力及应力梯度基本不变,表明应力及应力梯度与基体厚度无关;但基体材质热膨胀系数对涂层系统界面的径向、轴向及剪切应力梯度有决定性的影响,且各应力梯度随金属基体的热膨胀系数差异增加而增大,表明基体材质是影响涂层界面径向残余热应力及应力梯度的根本原因。采用多层陶瓷结构并合理选择各层材质的热膨胀系数将更加有利于降低涂层应力梯度,进而改善涂层性能,延长涂层寿命。 展开更多
关键词 双陶瓷层热障涂层 有限元数值仿真 涂层界面 残余热应力 应力梯度
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基于不同基体条件的Sm_2Zr_2O_7/YSZ双层热障涂层界面残余热应力的数值仿真 被引量:3
16
作者 李振军 吴惠云 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2012年第3期304-309,共6页
采用有限元分析软件ANSYS对2Cr13基体等离子喷涂Sm2Zr2O7/YSZ双层热障涂层界面残余热应力分布进行了仿真。结果表明:在涂层Sm2Zr2O7/YSZ及YSZ/NiCoCrAlY界面存在较大的残余热应力,且应力梯度基本不变,表明应力梯度与基体厚度、半径无关。
关键词 双层热障涂层 有限元数值仿真 涂层界面 残余热应力 应力梯度
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基于不同基体材质的Sm_2Zr_2O_7/YSZ热障复合涂层残余热应力的数值仿真 被引量:1
17
作者 李振军 吴惠云 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2012年第18期116-120,共5页
采用有限元分析软件ANSYS对1Cr13Ni9Ti、Ni、45钢和2Cr13基体等离子喷涂Sm2Zr2O7/YSZ热障双层涂层系统的残余热应力分布进行了数值仿真。结果表明:复合涂层系统表面层及界面存在较大的径向残余热应力,且径向、轴向及剪切应力梯度随金属... 采用有限元分析软件ANSYS对1Cr13Ni9Ti、Ni、45钢和2Cr13基体等离子喷涂Sm2Zr2O7/YSZ热障双层涂层系统的残余热应力分布进行了数值仿真。结果表明:复合涂层系统表面层及界面存在较大的径向残余热应力,且径向、轴向及剪切应力梯度随金属基体的热膨胀系数增加而增大;涂层系统的轴向应力及剪切应力在径向距离距中心处约2/3的范围内基本不变,呈现出与基体材质的无关性。 展开更多
关键词 热障复合涂层 有限元数值仿真 涂层界面 残余热应力 应力梯度
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界面尺寸对热障涂层残余应力的影响 被引量:1
18
作者 白玉梅 《机械工程师》 2014年第5期6-8,共3页
广泛应用于高温部件的热障涂层,其凹凸不平的界面形貌不仅影响界面的结合强度、应力分布,严重时甚至会导致涂层剥离、层裂和失效。文中针对正弦波形界面形貌的热障涂层,研究了界面尺寸(微坑深度、宽度和间距)对界面残余应力的影响。结... 广泛应用于高温部件的热障涂层,其凹凸不平的界面形貌不仅影响界面的结合强度、应力分布,严重时甚至会导致涂层剥离、层裂和失效。文中针对正弦波形界面形貌的热障涂层,研究了界面尺寸(微坑深度、宽度和间距)对界面残余应力的影响。结果表明,界面几何形貌突变越严重,应力突变也随之加剧;不同的微结构尺寸影响因素对残余应力影响各不相同,其中微坑深度对残余应力的影响最为显著。 展开更多
关键词 热障涂层 界面尺寸 残余应力
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EB-PVD热障涂层系统界面应力的理论分析 被引量:6
19
作者 周思博 吴敬涛 +1 位作者 邓文亮 岳珠峰 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期189-198,共10页
目的获得热障涂层系统危险界面应力解析解及其变化规律。方法基于弹性理论,推导出能同时考虑氧化物热生长及其形貌、CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)沉积、温度变化、材料参数不匹配的危险界面应力分布的解析解。分别研究热循环中氧化层热生长... 目的获得热障涂层系统危险界面应力解析解及其变化规律。方法基于弹性理论,推导出能同时考虑氧化物热生长及其形貌、CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)沉积、温度变化、材料参数不匹配的危险界面应力分布的解析解。分别研究热循环中氧化层热生长和CMAS沉积对热障涂层界面应力的影响,并从应力演化的角度对危险界面微裂纹的萌生和扩展进行预测。结果理论分析显示,当系统经历24个热循环后,陶瓷层/氧化物层界面波谷应力σv从最初的0增加到301.44MPa。氧化物层/粘结层界面波峰应力σp从最初的617MPa增加到1189.89MPa。当CMAS沉积深度hCMAS从0增加到150μm时,应力σv从170.26MPa增加到443.37 MPa,应力σp从1317.83 MPa减小到1050.17 MPa。结论氧化物热生长可以促使陶瓷层/氧化物层界面波谷和氧化物层/粘结层界面波峰裂纹的萌生和扩展。CMAS沉积将进一步促使陶瓷层/氧化物层界面开裂,然而对氧化物层/粘结层界面的开裂有抑制作用。解析解的计算结果与先前的有限元分析结果和模型试验结果相近,证明了该理论方法计算界面应力的准确性。 展开更多
关键词 热障涂层 tgo生长 CMAS沉积 界面应力 弹性理论
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热障涂层应力产生机制及分布特征 被引量:6
20
作者 王力 王海斗 +3 位作者 底月兰 赵运才 董丽虹 李帅 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第17期17143-17149,共7页
热障涂层因优异的耐高温、耐磨损和耐腐蚀性等优点,被广泛应用在航空发动机等热端部件表面。热障涂层作为零件表面的服役载体,在外界热腐蚀、热梯度应力和机械载荷应力的作用下,易出现表面开裂及界面涂层剥落,这是限制热障涂层长时间使... 热障涂层因优异的耐高温、耐磨损和耐腐蚀性等优点,被广泛应用在航空发动机等热端部件表面。热障涂层作为零件表面的服役载体,在外界热腐蚀、热梯度应力和机械载荷应力的作用下,易出现表面开裂及界面涂层剥落,这是限制热障涂层长时间使用的瓶颈问题。热障涂层由基体、粘接层、陶瓷层构成,涂层材料特性不同,界面处应力应变分布也不同,在外界载荷条件下,涂层与基体如何实现协同变形,应力如何传递等问题目前尚无明确解释。因此本文主要针对外加载荷作用下,热障涂层内部的应力传递及界面的应力分布问题进行研究。总结当前热障涂层的弹塑性应力模型和损伤应力模型,获得涂层界面应力分布规律,即弹塑性变形阶段,涂层界面应力于一端发生应力集中,并且基体与粘接层界面应力大约是陶瓷层与粘接层界面应力的四倍。随着载荷的增加,涂层表面损伤加剧,其剪滞模型的界面正应力更加符合四分之一椭圆函数,界面剪切应力呈反对称分布,应力分布特征为研究热障涂层在外载条件作用下对裂纹损伤演化行为的影响提供理论依据。 展开更多
关键词 热障涂层 残余应力 界面应力 分布特征 产生机制
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