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(yīng)用在先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端部件。如今國(guó)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(xué)性能的演變息息相關(guān)。因此,評(píng)價(jià)和表征服役環(huán)境下新型熱障涂層材料高溫力學(xué)性能對(duì)改進(jìn)涂層材料配方、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制備工藝顯得尤為關(guān)鍵。目前,缺少系統(tǒng)性地對(duì)(Gd_0.9Yb_0.1)₂Zr₂O₇（GYbZ）涂層體系高溫力學(xué)性能的表征和斷裂破壞的失效機(jī)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(yùn)用納米壓痕技術(shù)表征涂層的彈性模量和硬度;其次,采用三點(diǎn)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(xué)性能,分析其演變規(guī)律和失效機(jī)理;最后,基于工業(yè)CT技術(shù)獲取GYbZ涂層內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu),建立含有缺陷的有限元網(wǎng)格模型,研究微缺陷對(duì)涂層材料力學(xué)性能的影響。工作內(nèi)容如下:第一,采用納米壓痕技術(shù)和三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)分別表征GYbZ涂層的彈性模量、硬度和斷裂強(qiáng)度。結(jié)果表明:涂層橫截面處... 

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級(jí)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(cè)技術(shù)與發(fā)展
        1.3.1 熱障涂層的失效檢測(cè)
        1.3.2 數(shù)字圖像相關(guān)法的原理與研究現(xiàn)狀
        1.3.3 計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用
        1.3.4 有限元方法的發(fā)展與應(yīng)用
    1.4 本文選題依據(jù)和主要研究?jī)?nèi)容
第2章 GYbZ涂層高溫彈性模量及斷裂強(qiáng)度測(cè)試分析
    2.1 彈性模量的測(cè)試方法
    2.2 實(shí)驗(yàn)樣品的制備
        2.2.1 納米壓痕試樣的制備
        2.2.2 三點(diǎn)彎曲試樣的制備
    2.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試方案
        2.3.1 納米壓痕測(cè)試過程
        2.3.2 高溫三點(diǎn)彎曲測(cè)試過程
        2.3.3 力學(xué)性能計(jì)算公式
    2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
        2.4.1 常溫納米壓痕測(cè)試分析
        2.4.2 高溫涂層物相和微觀結(jié)構(gòu)分析
        2.4.3 高溫三點(diǎn)彎曲力學(xué)參數(shù)分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 GYbZ涂層高溫?cái)嗔秧g性及斷裂能測(cè)試分析
    3.1 斷裂韌性和斷裂能測(cè)試原理
    3.2 單邊切口梁試樣的制備
    3.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試方案
        3.3.1 單邊切口梁測(cè)試過程
        3.3.2 單邊切口梁解析公式
    3.4 擴(kuò)展有限元分析
    3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shí)驗(yàn)表征斷裂韌性
    3.6 擴(kuò)展有限元評(píng)估能量釋放率
    3.7 本章小結(jié)
第4章 三維重構(gòu)有限元模型研究GYbZ涂層斷裂失效
    4.1 Micro-CT與幾何重構(gòu)
    4.2 實(shí)驗(yàn)過程及方法
        4.2.1 GYbZ涂層制備
        4.2.2 三點(diǎn)彎曲測(cè)試
    4.3 含有缺陷的有限元模型重構(gòu)
        4.3.1 X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描
        4.3.2 圖像處理
        4.3.3 三維幾何重構(gòu)
    4.4 結(jié)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(cè)試
        4.4.3 GYbZ涂層開裂應(yīng)變?cè)u(píng)估
    4.5 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 工作總結(jié)
    5.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A:個(gè)人簡(jiǎn)歷、攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號(hào)：3729859