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高温氧化对EB-PVD热障涂层内部应力场分布影响的数值模拟 总被引:2,自引:2,他引:0
针对电子束物理气相沉积(EB-PVD)热障涂层(TBCs)复杂结构的特点,选用Walker黏塑性本构模型实现对其高温力学行为的准确描述.选择具有叶片曲率特征的圆管试样,并借鉴实际发动机载荷特征进行数值分析.重点考虑EB-PVD热障涂层界面的形状以及热生长氧化层(TGO)厚度变化对应力场的影响.计算结果表明,直线型界面对EB-PVD热障涂层结构的应力场改变不大,而余弦界面对EB-PVD热障涂层的应力场改变的幅度可达2倍之多;热生长氧化层的出现导致陶瓷层界面处的应力绝对值增加;无论是循环至最高温度1 050℃还是冷却到100℃时,界面波谷始终受径向压应力,此处不易形成损伤,而波峰处的应力比较大,且其应力状态是损伤容易形成的部位,可以认为是陶瓷层失效与破坏的危险点. 相似文献
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热障涂层(thermal barrier coatings,TBCs)是一种由金属黏结层、热生长氧化物层和陶瓷面层组成的金属-陶瓷复合系统,在先进的航空发动机领域上引起了广泛的关注,但目前先进热障涂层的热循环寿命提升和失效行为研究仍然是一个难点。本研究采用电子束物理气相沉积技术(electron beam physical vapour deposition,EB-PVD)制备LaZrCeO/YSZ双陶瓷层热障涂层,研究热障涂层的相结构、显微组织和失效行为。结果表明:LaZrCeO/YSZ涂层为烧绿石与萤石结构组成的复合涂层材料,LaZrCeO/YSZ涂层的微观结构由羽毛状纳米结构和柱内孔隙组成;在1100℃热循环条件下,LaZrCeO/YSZ双陶瓷层热障涂层展现了良好的热循环寿命;热循环实验后,由于应力累积的作用裂纹在热生长氧化层(TGO)中萌生并扩展,包括水平裂纹和垂直裂纹两大类,进而引起整个涂层体系的不稳定,最终导致涂层失效。 相似文献
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Nb/Nb5Si3合金是未来最具潜力的超高温结构材料,实现该材料的结构微叠层化是一种新颖的材料设计思路和制备方法.Nb/Nb5Si3微叠层材料是将Nb和Nb5Si3按一定的层间距及层厚比以ABABAB型交互重叠结构形成的多层材料,其几种典型的制备技术包括热压、等离子喷涂、磁控溅射和电子束物理气相沉积(EB-PVD).其中EB-PVD是一种最适合工程应用的Nb/Nb5Si3微叠层材料制备方法,结构和功能复合、纳米化叠层、高韧化工艺是EB-PVD技术制备Nb/Nb5Si3微叠层材料的发展方向. 相似文献
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为了准确预测热障涂层(TBCs)的剥落寿命,把涂层使用过程中所存在的潜在危险减到最低,建立精确的热障涂层寿命预测模型具有十分重要意义。本文介绍了一种电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术制备的热障涂层的寿命预测模型。该模型是通过对EB-PVD热障涂层陶瓷的物理和力学性能、结合强度的测定,热生长氧化层(TGO)生长动力学的研究以及热循环剥落寿命数据的定量研究而建立的一个TBCs系统的非线性寿命预测模型。从涂层实际寿命与模型预测寿命对比发现,该模型预测的涂层寿命与涂层的实际寿命相吻合。 相似文献
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李晓海%陈贵清%韩杰才%孟松鹤 《宇航材料工艺》2005,35(6):13-16
简要介绍了用于电子束物理气相沉积的设备及其发展,阐述了利用该技术制备微层材料的优点,同时对制备工艺和相应的材料性能作了详细的介绍,并指出使用电子束物理气相沉积技术制备微层材料具有广阔的发展前景。 相似文献
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史丽萍%赫晓东%李垚 《宇航材料工艺》2003,33(6):57-59
采用电子束物理气相沉积(EBPVD)工艺制备了NiCrAlY/ZrO2—8Y2O3微层复合板,测试了该材料在不同温度下的拉伸力学性能,初步探讨了拉伸强度与延伸率随温度变化而变化的可能机理。结果表明:该材料的屈服极限、强度极限和最大延伸率均随温度的升高而降低,在室温时它是一种脆性材料而在高温时则是延性良好的塑性材料。 相似文献
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热障涂层是提高航空发动机涡轮叶片工作温度的有效途径之一。根据某型发动机高压涡轮工作叶片、导向器叶片的结构特点和各种涂层制备技术的优缺点,制定了工作叶片和导向叶片表面底层、面层和内腔的涂层制备方案。对工作叶片、导向器叶片材料试样表面涂层的性能开展一系列测试试验。结果表明:涂层性能满足要求,涂层制备方案合理可行;对工作叶片、导向器叶片内表面涂层的厚度,气膜孔径的影响以及质量增加情况进行测量分析,结果均满足设计要求,表明涂层制备工艺合理可行。 相似文献
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李晓海%陈贵清%孟松鹤%韩杰才 《宇航材料工艺》2004,34(1):1-6
主要介绍了热障涂层在现阶段的研究和应用,以及它们的组成和性能。讨论了热障涂层现有的三种涂层制备工艺和寿命预测模型,并对等离子喷涂和电子束物理气相沉积作了详细的对比,同时指出了热障涂层未来的研究方向。 相似文献
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刘荣军%周新贵%张长瑞%曹英斌 《宇航材料工艺》2002,32(5):42-44
利用化学气相沉积工艺制备了SiC涂层,对涂层进行了SEM及XRD分析,考察了温度,载气和稀释气体对涂层微观结构的影响;对不同基体进行了对照试验。在1100℃-1300℃沉积时,随着温度的升高,SiC涂层积速度加快,SiC颗粒变大,同时颗粒间的孔隙也变大,涂层的致密度降低,Ar流量相对小时,制备的涂层致密,光滑。以SiCp/SiC作基体时,涂层和基体结合得很牢固,SiC颗粒会向基体中渗透,从而增强了涂层和基体之间的结合力。 相似文献
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史丽萍%赫晓东%李垚%杜善义 《宇航材料工艺》2003,33(5):17-20
介绍了电子束物理气相沉积(EBPVD)法制备微层复合材料的优点,详述了其四种不同材料体系的设计思想,同时对制备金属/陶瓷微层复合材料的具体气相沉积技术进行了介绍。 相似文献