热老化对热障涂层界面力学性能影响及数值计算

针对热生长氧化物（TGO）对热障涂层系统寿命的影响问题，利用大气等离子喷涂（APS）制备氧化钇稳定氧化锆（YSZ）热障涂层，在1 100℃条件下，对热障涂层进行不同时间的热老化试验。采用扫描电镜（SEM）观察并分析涂层的微观形貌，并利用界面压痕法及Almen基片弯曲法分别测量其界面断裂韧性及涂层内部应力，系统研究了TGO对涂层性能的影响规律。与此同时，利用动态热力耦合扩展逐层/实体元（TM-XLW/SE）方法对该问题进行了数值研究，采用扩展逐层方法模拟陶瓷层（TC）/TGO和粘结层（BC）/TGO之间的行为，采用八节点实体单元来构建合金基体，根据热障涂层和基体连接区域的位移、温度协调和内力平衡条件，将热障涂层和基体相互耦合，分析了在热老化作用下TGO厚度演变对热障涂层力学性能的影响规律，将数值结果与试验结论进行了对比分析，为热障涂层失效分析提供更进一步的支撑和佐证。