陶瓷层内部裂纹分布形态对热障涂层热震过程中TGO处应力影响的数值模拟研究

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• 作者：王亮钟兴华杨加胜赵华玉刘晨光邵芳杨凯陶顺衍王铀
• 会议时间：2014-11-01
• 关键词：高温合金 ; 热障涂层 ; 热震过程 ; 热生长氧化物层 ; 应力分析 ; 陶瓷层 ; 裂纹分布形态 ; 数值模拟
• 作者单位：王亮,钟兴华,杨加胜,赵华玉,刘晨光,邵芳,杨凯,陶顺衍(中国科学院上海硅酸盐研究所,上海 200050)王铀(哈尔滨工业大学,哈尔滨 150001)
• 母体文献：2014全国(宁波)防锈润滑包装学术研讨会论文集
• 会议名称：2014全国(宁波)防锈润滑包装学术研讨会
• 会议地点：宁波
• 主办单位：中国表面工程协会防锈专业委员会
• 语种：chi

摘要

热障涂层在热震过程中的失效,通常是由热震过程中的应力累积造成的,但归根结底都是伴随着热生长氧化物层(Ther-mally Grown Oxide,TGO)的生长及TGO内部及附近裂纹的扩展造成的.本文针对等离子体喷涂单陶瓷层的质量分数为8wt.%的Y2O3稳定的ZrO2 (YSZ)涂层体系,将打底层NiCrAlY和YSZ层之间的TGO层等效为具有正弦结构曲线的界面层.采用有限元方法模拟计算了陶瓷层内部横向裂纹和纵向裂纹对热障涂层热震过程中TGO处应力的影响规律.研究结果表明:相对于横向裂纹,纵向裂纹更能够释放部分TGO处的拉应力集中.当存在横向裂纹时,最大拉应力分布TGO/BC界面的波峰处,最大压应力则分布在TGO内部正负曲率拐点处.当存在纵向裂纹时,最大拉应力则转移到纵向裂纹尖端附近.横向裂纹和纵向裂纹对TGO处应力的影响存在明显的差异.纵向裂纹的分布位置也对最大应力产生一定影响.