熱障涂層是一層沉積在發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片上能夠起到耐高溫、耐腐蝕、耐磨損的陶瓷層。但由于熱障涂層與葉片高溫合金基體的熱物性相差大,在服役中易產(chǎn)生較大熱應(yīng)力使得涂層發(fā)生剝落。為了提高熱障涂層使用壽命,進(jìn)一步了解熱障涂層的失效機(jī)理,本文利用激光快速成型技術(shù)在高溫合金基體上制備粘結(jié)層和網(wǎng)狀襯墊,等離子噴涂技術(shù)制備陶瓷涂層,制成傳統(tǒng)熱障涂層和不同形狀、不同尺寸的具有網(wǎng)狀襯墊的熱障涂層樣品,通過熱震實(shí)驗(yàn)分析探究網(wǎng)狀襯墊結(jié)構(gòu)熱障涂層的失效機(jī)理。之后,本文又通過有限元數(shù)值模擬,分析了熱不同尺寸網(wǎng)狀襯墊結(jié)構(gòu)對(duì)熱障涂層應(yīng)力分布的影響及網(wǎng)狀襯墊結(jié)構(gòu)對(duì)垂直裂紋和橫向裂紋在熱障涂層中擴(kuò)展的影響,并最終得到以下結(jié)論:1.網(wǎng)狀襯墊結(jié)構(gòu)改變了熱障涂層內(nèi)的應(yīng)力分布,減小了熱障涂層在邊緣處保溫階段垂直方向的拉應(yīng)力集中和減少了保溫階段水平方向的壓應(yīng)力集中,從而提高了涂層的抗熱震性能;2.襯墊棱寬、棱間距的增加會(huì)增加熱障涂層邊緣處垂直方向的拉應(yīng)力集中,不利于提高熱震性能。四邊形網(wǎng)狀襯墊對(duì)提高熱障涂層抗熱震性能效果最佳,可能是墊棱間距最短、陶瓷層與粘結(jié)層接觸面積大、以及棱與棱外角大等因素綜合作用的結(jié)果。3.襯墊棱對(duì)垂直裂紋的擴(kuò)展有... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省211工程院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1. 緒論
    1.1 熱障涂層的發(fā)展概述
    1.2 熱障涂層體系
        1.2.1 熱障涂層的結(jié)構(gòu)
        1.2.2 熱障涂層的材料
        1.2.3 熱障涂層的制備方法
    1.3 熱障涂層的失效
    1.4 熱障涂層性能的評(píng)價(jià)方法
    1.5 有限元數(shù)值模擬
    1.6 研究現(xiàn)狀及問題
    1.7 本課題研究意義和內(nèi)容
2. 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對(duì)熱障涂層應(yīng)力分布的影響
    2.1 傳統(tǒng)熱障涂層及含網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)熱障涂層的制備
        2.1.1 熱障涂層結(jié)構(gòu)
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)材料
        2.1.3 熱障涂層的制備
    2.2 熱障涂層的抗熱震性能檢測(cè)及分析
    2.3 熱障涂層抗熱震性的有限元模擬
        2.3.1 熱障涂層經(jīng)歷熱震過程的數(shù)學(xué)模型
        2.3.2 傳統(tǒng)兩層結(jié)構(gòu)熱障涂層內(nèi)的應(yīng)力分布
        2.3.3 具有網(wǎng)格襯墊熱障涂層內(nèi)的應(yīng)力分布
    2.4 兩種結(jié)構(gòu)涂層應(yīng)力分布及失效過程的比較
    2.5 小結(jié)
3 網(wǎng)格的形狀、尺寸對(duì)熱障涂層抗熱震性能的影響
    3.1 不同網(wǎng)狀襯墊結(jié)構(gòu)熱障涂層的尺寸設(shè)計(jì)及制備
    3.2 不同襯墊熱障涂層的抗熱震性能檢測(cè)與分析
        3.2.1 網(wǎng)狀襯墊棱間距對(duì)熱障涂層抗熱震性能的影響
        3.2.2 粘結(jié)層與陶瓷層接觸面積對(duì)熱障涂層抗熱震性能的影響
        3.2.3 網(wǎng)狀襯墊棱與棱夾角對(duì)熱障涂層抗熱震性能的影響
    3.3 不同尺寸網(wǎng)狀襯墊結(jié)構(gòu)熱障涂層的有限元模擬
        3.3.1 熱障涂層模型及邊界條件
        3.3.2 模擬結(jié)果與分析
    3.4 邊緣處無襯墊的含網(wǎng)狀襯墊熱障涂層的有限元模擬
        3.4.1 邊緣處無襯墊的含網(wǎng)狀襯墊熱障涂層模型及邊界條件
        3.4.2 模擬結(jié)果與分析
    3.5 小結(jié)
4. 預(yù)制裂紋對(duì)熱障涂層抗熱震性能影響的數(shù)值模擬
    4.1 有垂直裂紋的熱障涂層在熱震條件下的數(shù)值模擬
        4.1.1 熱障涂層模型及邊界條件
        4.1.2 模擬結(jié)果與分析
    4.2 有橫向裂紋的熱障涂層在熱震條件下的數(shù)值模擬
        4.2.1 熱障涂層模型及邊界條件
        4.2.2 模擬結(jié)果與分析
    4.3 小結(jié)
5. 結(jié)論與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
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