基于热-结构耦合等离子喷涂热障涂层循环应力分布

作者：陈宇慧; 陈丹阳; 钟舜聪; 杨天雪; 杨晓翔; 涂善东; 轩福贞

来源：机电工程, 2013, (08): 905.

• 热障涂层
• 热-结构耦合
• 蠕变
• 有限元分析 thermal barrier coatings(TBCs)
• thermo-mechanical coupling
• creep
• finite element analysis

针对等离子喷涂热障涂层在升温-恒温-降温过程中涂层应力沿层深分布情况及相关力学性能的影响,首先,将氧化层简化为正弦波形式,采用热-结构耦合瞬态计算周期边界条件,考虑了涂层系统上下表面与环境对流传热、涂层系统各层间热传导以及各层材料热机属性随温度变化等非线性关系,建立了热障涂层分析模型;然后,分析比较了涂层蠕变对残余应力的影响,以及随着氧化层厚度的变化,应力的再分布情况;最后,对循环过程与单独降温过程结果进行了比对。研究结果表明,由于恒温阶段蠕变的影响,应力大幅减小;应力增长主要集中在降温过程中,其中最大应力出现在氧化层与粘结层界面波峰处;随着氧化层厚度的增加,氧化层/粘结层内部拉应力显著增加,膜基结合力大幅下降,对涂层的稳定性产生影响。

• 单位
  华东理工大学; 福州大学; 化学化工学院; 自动化学院; 漳州职业技术学院