熱障涂層因其優(yōu)異的隔熱性能和抗高溫氧化性能已廣泛應用在先進航空發(fā)動機的熱端部件。如今國內(nèi)外研究人員致力于發(fā)展?jié)M足＞1200°C的新型高溫涂層（如稀土摻雜氧化鋯和稀土鋯酸鹽等）。然而,由于涂層的高溫失效與其力學性能的演變息息相關。因此,評價和表征服役環(huán)境下新型熱障涂層材料高溫力學性能對改進涂層材料配方、結構設計和制備工藝顯得尤為關鍵。目前,缺少系統(tǒng)性地對(Gd_0.9Yb_0.1)₂Zr₂O₇（GYbZ）涂層體系高溫力學性能的表征和斷裂破壞的失效機理分析。本文首先采用等離子噴涂工藝,制備新型GYbZ涂層;然后運用納米壓痕技術表征涂層的彈性模量和硬度;其次,采用三點彎曲和單邊切口梁法研究了服役溫度范圍內(nèi)GYbZ涂層的力學性能,分析其演變規(guī)律和失效機理;最后,基于工業(yè)CT技術獲取GYbZ涂層內(nèi)部微觀結構,建立含有缺陷的有限元網(wǎng)格模型,研究微缺陷對涂層材料力學性能的影響。工作內(nèi)容如下:第一,采用納米壓痕技術和三點彎曲實驗分別表征GYbZ涂層的彈性模量、硬度和斷裂強度。結果表明:涂層橫截面處... 

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 熱障涂層概述
        1.2.1 熱障涂層的研究與發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 熱障涂層的制備方法
        1.2.3 熱障涂層的高溫失效
    1.3 熱障涂層的檢測技術與發(fā)展
        1.3.1 熱障涂層的失效檢測
        1.3.2 數(shù)字圖像相關法的原理與研究現(xiàn)狀
        1.3.3 計算機斷層掃描技術的發(fā)展與應用
        1.3.4 有限元方法的發(fā)展與應用
    1.4 本文選題依據(jù)和主要研究內(nèi)容
第2章 GYbZ涂層高溫彈性模量及斷裂強度測試分析
    2.1 彈性模量的測試方法
    2.2 實驗樣品的制備
        2.2.1 納米壓痕試樣的制備
        2.2.2 三點彎曲試樣的制備
    2.3 實驗測試方案
        2.3.1 納米壓痕測試過程
        2.3.2 高溫三點彎曲測試過程
        2.3.3 力學性能計算公式
    2.4 實驗結果及分析
        2.4.1 常溫納米壓痕測試分析
        2.4.2 高溫涂層物相和微觀結構分析
        2.4.3 高溫三點彎曲力學參數(shù)分析
    2.5 本章小結
第3章 GYbZ涂層高溫斷裂韌性及斷裂能測試分析
    3.1 斷裂韌性和斷裂能測試原理
    3.2 單邊切口梁試樣的制備
    3.3 實驗測試方案
        3.3.1 單邊切口梁測試過程
        3.3.2 單邊切口梁解析公式
    3.4 擴展有限元分析
    3.5 實驗結果及分析
        3.5.1 單邊切口梁斷口形貌
        3.5.2 單邊切口梁實驗表征斷裂韌性
    3.6 擴展有限元評估能量釋放率
    3.7 本章小結
第4章 三維重構有限元模型研究GYbZ涂層斷裂失效
    4.1 Micro-CT與幾何重構
    4.2 實驗過程及方法
        4.2.1 GYbZ涂層制備
        4.2.2 三點彎曲測試
    4.3 含有缺陷的有限元模型重構
        4.3.1 X射線計算機斷層掃描
        4.3.2 圖像處理
        4.3.3 三維幾何重構
    4.4 結果分析與討論
        4.4.1 GYbZ涂層表面形貌分析
        4.4.2 GYbZ涂層彎曲斷裂測試
        4.4.3 GYbZ涂層開裂應變評估
    4.5 本章小結
第5章 總結與展望
    5.1 工作總結
    5.2 工作展望
參考文獻
致謝
附錄A:個人簡歷、攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文



本文編號：3729859