本文關鍵詞：快速循環(huán)熱機械疲勞條件下熱障涂層TGO皺褶行為的模擬研究

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【摘要】：熱障涂層被廣泛地運用于航空發(fā)動機渦輪葉片中,在高溫下保護熱端部件,延長熱端部件的使用壽命。典型的熱障涂層系統(tǒng)包括陶瓷涂層(TBC)、熱致生長氧化物層(TGO)、粘結層(BC)和高溫合金基體(SUB)。 TGO層在高溫環(huán)境下不斷發(fā)生幾何形貌和化學成分的演變,對涂層的界面剝離和熱障涂層的服役壽命有重大影響。本文基于商用有限元軟件ABAQUS,開發(fā)了能夠模擬TBC系統(tǒng)在熱機械疲勞條件下TGO生長的子程序,研究了SUB層和BC層的蠕變、外加機械載荷水平、機械載荷與溫度循環(huán)周期的相位角以及溫度和機械載荷的變化速率對TGO皺褶的影響。論文主要結論如下：(1)通過與文獻報導結果比較,驗證了TGO生長子程序的可靠性。(2)在SUB層和BC層只在高溫保溫階段發(fā)生蠕變的情況下,TGO皺褶的變化規(guī)律如下：當溫度和機械載荷同相位循環(huán)變化時,TGO振幅隨著外加機械載荷的增大逐漸變小；當溫度和機械載荷反相位循環(huán)變化時,TGO的振幅隨著外加機械載荷的增大逐漸變大；當溫度相對機械載荷發(fā)生相位偏移時,無論相位偏移的正負,外加拉應力均導致TGO振幅產生一定程度的增長；在外加機械載荷為壓應力時,溫度相對機械載荷正偏移10°和負偏移10°分別導致TGO的振幅出現(xiàn)一定程度的減小與顯著增長。(3)在SUB層和BC層在整個高溫段均發(fā)生蠕變情況下,TGO皺褶的變化規(guī)律如下：單個循環(huán)周期為100s時,無論溫度和機械載荷為同相位還是反相位,TGO的振幅比SUB層和BC層只在高溫保溫階段發(fā)生蠕變時增大；單個循環(huán)周期為80s時,無論溫度和機械載荷為同相位還是反相位,TGO的振幅比單個循環(huán)周期為100s時產生一定程度的增長,表明縮短溫度和機械載荷的循環(huán)周期將導致TGO的振幅增大。
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V232.4

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本文編號：1223313