快速循環(huán)熱機(jī)械疲勞條件下熱障涂層TGO皺褶行為的模擬研究.pdf

1、熱障涂層被廣泛地運(yùn)用于航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片中，在高溫下保護(hù)熱端部件，延長熱端部件的使用壽命。典型的熱障涂層系統(tǒng)包括陶瓷涂層(TBC)、熱致生長氧化物層(TGO)、粘結(jié)層(BC)和高溫合金基體(SUB)。TGO層在高溫環(huán)境下不斷發(fā)生幾何形貌和化學(xué)成分的演變，對涂層的界面剝離和熱障涂層的服役壽命有重大影響。本文基于商用有限元軟件ABAQUS，開發(fā)了能夠模擬TBC系統(tǒng)在熱機(jī)械疲勞條件下TGO生長的子程序，研究了SUB層和BC層的蠕變、外加機(jī)械載

2、荷水平、機(jī)械載荷與溫度循環(huán)周期的相位角以及溫度和機(jī)械載荷的變化速率對TGO皺褶的影響。
　　論文主要結(jié)論如下:
　　(1)通過與文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)結(jié)果比較，驗(yàn)證了TGO生長子程序的可靠性。
　　(2)在SUB層和BC層只在高溫保溫階段發(fā)生蠕變的情況下，TGO皺褶的變化規(guī)律如下:當(dāng)溫度和機(jī)械載荷同相位循環(huán)變化時(shí)，TGO振幅隨著外加機(jī)械載荷的增大逐漸變小;當(dāng)溫度和機(jī)械載荷反相位循環(huán)變化時(shí)，TGO的振幅隨著外加機(jī)械載荷的增大逐漸變大;

3、當(dāng)溫度相對機(jī)械載荷發(fā)生相位偏移時(shí)，無論相位偏移的正負(fù)，外加拉應(yīng)力均導(dǎo)致TGO振幅產(chǎn)生一定程度的增長;在外加機(jī)械載荷為壓應(yīng)力時(shí)，溫度相對機(jī)械載荷正偏移10°和負(fù)偏移10°分別導(dǎo)致TGO的振幅出現(xiàn)一定程度的減小與顯著增長。
　　(3)在SUB層和BC層在整個(gè)高溫段均發(fā)生蠕變情況下，TGO皺褶的變化規(guī)律如下:單個(gè)循環(huán)周期為100s時(shí)，無論溫度和機(jī)械載荷為同相位還是反相位，TGO的振幅比SUB層和BC層只在高溫保溫階段發(fā)生蠕變時(shí)增大;單個(gè)