本文關(guān)鍵詞：熱障涂層分層斷裂有限元分析　出處：《西安科技大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：熱障涂層在航空發(fā)動機上的應(yīng)用很廣泛,尤其是應(yīng)用于發(fā)動機內(nèi)部關(guān)鍵高溫部件,以此提高部件耐受高溫的能力和增強部件的強度和使用壽命。熱障涂層在使用的過程容易發(fā)生陶瓷層脫落失效,這和其應(yīng)用環(huán)境,涂層本身結(jié)構(gòu)和涂層材料密不可分。其失效機理主要與熱生長氧化物生成和裂紋生成以及他們之間的相互作用有密切關(guān)系。熱生長氧化層在熱循環(huán)過程中發(fā)生不規(guī)則變形能夠進一步促進陶瓷層與氧化層界面處產(chǎn)生分層裂紋,而分層裂紋的開裂給氧化物生長提供空間和氧離子;并且涂層中各層的材料參數(shù)對其失效有一定影響關(guān)系,如屈服在一定程度上緩解涂層內(nèi)部應(yīng)力,但是多次熱循環(huán)下塑性應(yīng)變又能在涂層內(nèi)部不斷積累,引起氧化層變形和裂紋的萌生、擴展。本文的目的是分析熱生長氧化物的不規(guī)則變形和分層裂紋對涂層層離破壞的影響。并利用非線性工程有限元軟件ABAQUS建立模型,模型中考慮了熱生長氧化物生長變形和氧化層、粘結(jié)層高溫屈服特性。主要內(nèi)容:首先考察氧化層界面形貌為凹型和凸型時應(yīng)力場隨溫度的變化情況,并著重分析凹型氧化層界面下應(yīng)力場和氧化層變形,分析得出了涂層系統(tǒng)中容易發(fā)生失效的部位。然后預(yù)置分層裂紋來分析分層裂紋開裂規(guī)律。最后逐一分析影響氧化層生長變形的四個主要因素:生長應(yīng)變率、屈服特性、熱載荷方式以及氧化層凹陷深度對分層開裂的影響。模擬結(jié)果得出了熱障涂層容易發(fā)生層離破壞的位置是TBC/TGO和TGO/BC界面處;分層裂紋在升溫階段容易萌生在凹陷氧化層內(nèi)部,而在高溫和降溫階段分層裂紋容易擴展;氧化層生長變形促進涂層發(fā)生層離破壞,變形程度越大,即波動幅值越大,越容易發(fā)生分層開裂。這對于認識涂層失效機理有一定幫助。
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4

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1 王利強 ,閻殿然 ,何繼寧 ,宋向陽;熱障涂層研究狀況及進展[J];新技術(shù)新工藝;2002年03期

2 謝冬柏,王福會;熱障涂層研究的歷史與現(xiàn)狀[J];材料導(dǎo)報;2002年03期

3 劉志;周洪;;熱障涂層研究進展[J];河海大學(xué)常州分校學(xué)報;2006年03期

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本文編號：1315433