界面形貌对热障涂层残余应力影响的三维有限元分析

采用有限元方法，建立了考虑界面形貌的热障涂层系统三维有限元模型，通过计算从高温冷却到室温时界面处的残余应力的变化，研究了界面形貌对热障涂层系统残余应力的影响。结果表明，氧化层（TGO）厚度不仅会影响残余应力大小，还会影响其应力状态，氧化层越厚，其残余应力水平越高；界面幅值增大会使黏结层（BC）–TGO界面残余应力增大，但其对陶瓷层（TC）–TGO界面处残余应力的影响较为复杂；增大界面波长会在一定程度上减小残余应力水平；三维混合粗糙度对残余应力的影响较小。因此，氧化层厚度、界面幅值和波长会较大程度上影响热障涂层的残余应力，进而影响热障涂层系统的稳定性，且氧化层厚度对涂层失效位置具有决定性意义。