本文關(guān)鍵詞：微觀結(jié)構(gòu)對(duì)大氣等離子噴涂熱障涂層應(yīng)力狀態(tài)的影響

  更多相關(guān)文章： 熱障涂層 大氣等離子噴涂 未結(jié)合 應(yīng)力狀態(tài) 熱循環(huán)

【摘要】：為了得到更高的推重比和燃燒效率,燃?xì)鉁u輪機(jī)的使用溫度被不斷提高。隨著熱障涂層的應(yīng)用,高溫合金可以在其熔點(diǎn)以上的溫度下運(yùn)行。大氣等離子噴涂方法制備的熱障涂層的層狀結(jié)構(gòu)陶瓷層,在熱循環(huán)工況下容易發(fā)生開裂,從而縮短了熱障涂層的服役壽命。因此,本文基于等離子噴涂涂層典型微觀結(jié)構(gòu)模型,首先分析了未結(jié)合缺陷對(duì)應(yīng)力狀態(tài)的影響,并討論了無冷卻噴涂工藝參數(shù)對(duì)陶瓷層內(nèi)裂紋系統(tǒng)和壽命的影響。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了包含垂直裂紋、橫向孔隙以及致密結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)壽命的多層結(jié)構(gòu)熱障涂層。研究表明,未結(jié)合長(zhǎng)度對(duì)涂層中裂紋尖端應(yīng)力的影響最大,相互間的間距影響次之,扁平粒子厚度的作用基本可以忽略。此外,在未結(jié)合尾部存在壓應(yīng)力區(qū),其所占范圍與最大壓應(yīng)力值均隨未結(jié)合長(zhǎng)度的增加而減小。隨噴涂距離增加,較長(zhǎng)未結(jié)合缺陷的絕對(duì)長(zhǎng)度值和比例均增大,但單個(gè)未結(jié)合缺陷的長(zhǎng)度都主要分布在5-20μm的范圍內(nèi)。在相同熱循環(huán)次數(shù)下,噴涂距離較大的試樣的陶瓷層內(nèi)裂紋總長(zhǎng)度也較大。首次系統(tǒng)研究了垂直裂紋和橫向分叉裂紋數(shù)量、尺度與無冷卻噴涂工藝參數(shù)的關(guān)系。熱循環(huán)試驗(yàn)表明,維持一定垂直裂紋的同時(shí),降低橫向分叉裂紋可將熱障涂層熱循環(huán)壽命提高至3倍以上。設(shè)計(jì)與制備的多層結(jié)構(gòu)熱障涂層的抗CMAS腐蝕性能與常規(guī)涂層相當(dāng),而且其抗熱循環(huán)和抗氧化性能均顯著優(yōu)于常規(guī)熱障涂層。
【關(guān)鍵詞】：熱障涂層 大氣等離子噴涂 未結(jié)合 應(yīng)力狀態(tài) 熱循環(huán)
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-27
• 1.1 引言11-13
• 1.2 熱障涂層的制備及陶瓷層材料13-18
• 1.2.1 熱障涂層常用制備工藝13-16
• 1.2.2 熱障涂層陶瓷層材料的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 有限元技術(shù)在熱障涂層方面的應(yīng)用18-21
• 1.4 等離子噴涂技術(shù)制備熱障涂層21-23
• 1.4.1 等離子噴涂技術(shù)的基本原理及涂層形成21
• 1.4.2 采用等離子噴涂技術(shù)制備長(zhǎng)壽命熱障涂層21-23
• 1.5 熱障涂層失效影響因素23-25
• 1.5.1 熱障涂層陶瓷開裂23
• 1.5.2 熱障涂層氧化作用的介紹23-24
• 1.5.3 熱障涂層熔融玻璃腐蝕的介紹24-25
• 1.6 本文的研究目的及內(nèi)容25-27
• 第2章 涂層的微觀結(jié)構(gòu)參量對(duì)其應(yīng)力狀態(tài)的影響27-37
• 2.1 引言27
• 2.2 理想化結(jié)構(gòu)模型介紹及有限元模型說明27-31
• 2.2.1 理想化結(jié)構(gòu)模型介紹27-28
• 2.2.2 幾何模型28-29
• 2.2.3 材料參數(shù)與施加的載荷和邊界條件29-31
• 2.3 未結(jié)合缺陷長(zhǎng)度對(duì)涂層應(yīng)力狀態(tài)的影響31-32
• 2.4 未結(jié)合缺陷間距對(duì)涂層應(yīng)力狀態(tài)的影響32-33
• 2.5 扁平粒子厚度對(duì)涂層應(yīng)力狀態(tài)的影響33-34
• 2.6 未結(jié)合缺陷長(zhǎng)度對(duì)尖端尾區(qū)應(yīng)力狀態(tài)的影響34-36
• 2.7 本章小結(jié)36-37
• 第3章 噴涂距離和熱循環(huán)次數(shù)對(duì)涂層開裂狀態(tài)的影響37-47
• 3.1 引言37
• 3.2 涂層制備與熱循環(huán)試驗(yàn)37-38
• 3.2.1 涂層材料與制備方法37-38
• 3.2.2 熱循環(huán)試驗(yàn)38
• 3.3 噴涂距離對(duì)陶瓷層未結(jié)合缺陷原始長(zhǎng)度分布的影響38-40
• 3.4 陶瓷層內(nèi)開裂狀態(tài)與噴涂距離和熱循環(huán)次數(shù)的關(guān)系40-44
• 3.4.1 噴涂距離對(duì)陶瓷層內(nèi)裂紋長(zhǎng)度分布的影響40-43
• 3.4.2 陶瓷層內(nèi)裂紋總長(zhǎng)度與熱循環(huán)次數(shù)和噴涂距離的關(guān)系43-44
• 3.5 未結(jié)合缺陷位置對(duì)涂層壽命影響44-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第4章 無冷卻噴涂工藝對(duì)熱障涂層的裂紋系統(tǒng)和壽命的影響47-54
• 4.1 引言47
• 4.2 無冷卻噴涂工藝介紹及試驗(yàn)設(shè)計(jì)47-49
• 4.2.1 無冷卻噴涂工藝介紹47-48
• 4.2.2 噴涂工藝試驗(yàn)設(shè)計(jì)48-49
• 4.3 送粉率對(duì)涂層內(nèi)裂紋系統(tǒng)的影響49-50
• 4.4 基體預(yù)熱溫度對(duì)涂層內(nèi)裂紋系統(tǒng)影響50-51
• 4.5 不同熱循環(huán)壽命下失效斷面的比較51-52
• 4.6 本章小結(jié)52-54
• 第5章 多層結(jié)構(gòu)涂層設(shè)計(jì)、制備及其相關(guān)性能研究54-68
• 5.1 引言54
• 5.2 多層結(jié)構(gòu)熱障涂層設(shè)計(jì)、制備及相關(guān)試驗(yàn)54-57
• 5.2.1 多層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路54
• 5.2.2 各層所采用的工藝參數(shù)54-56
• 5.2.3 各陶瓷層的厚度確定56
• 5.2.4 CMAS原料制備及試驗(yàn)流程56-57
• 5.3 多層結(jié)構(gòu)涂層與常規(guī)涂層的熱循環(huán)壽命比較57-58
• 5.4 多層結(jié)構(gòu)涂層與常規(guī)涂層的抗氧化性比較58-61
• 5.5 多層結(jié)構(gòu)涂層與常規(guī)涂層的抗熔融玻璃腐蝕性能比較61-66
• 5.6 本章小結(jié)66-68
• 第6章 總結(jié)與展望68-70
• 6.1 總結(jié)68
• 6.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)68-69
• 6.3 展望69-70
• 參考文獻(xiàn)70-77
• 致謝77-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)論文、申請(qǐng)的專利及榮獲的獎(jiǎng)勵(lì)78

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

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本文編號(hào)：723054