YSZ(yttria-stabilized zirconia)熱障涂層因具有較低的熱導(dǎo)率及良好的高溫穩(wěn)定性,被廣泛應(yīng)用于熱端部件中。長期服役后在金屬粘結(jié)層與陶瓷層之間會出現(xiàn)一個新的熱生長氧化物層(Thermal growth oxide,TGO)。它在熱障涂層服役的早期階段起著阻止氧化反應(yīng)的良好作用,但后期卻成為熱障涂層失效的根本原因。因此,TGO是影響和控制熱障涂層使用壽命的最關(guān)鍵因素。本文通過使用燃?xì)鉄釠_擊實(shí)驗臺來模擬真實(shí)工況,研究TGO的演變對YSZ熱障涂層界面性能和循環(huán)壽命的影響。結(jié)果表明:(1)TGO演變使得YSZ熱障涂層系統(tǒng)的界面性能發(fā)生了變化。陶瓷層、粘結(jié)層和TGO層的顯微硬度和斷裂韌性呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢,峰值出現(xiàn)在氧化中期,說明氧化后期尖晶石類氧化物的大量生成對熱障涂層系統(tǒng)的界面性能產(chǎn)生了負(fù)面的影響。(2)TGO演變導(dǎo)致YSZ熱障涂層在同一循環(huán)實(shí)驗條件下,循環(huán)壽命數(shù)據(jù)出現(xiàn)了先上升后下降的趨勢。涂層失效脫落是從邊緣開始呈塊狀脫落,發(fā)生區(qū)域為陶瓷層內(nèi)部,斷口為陶瓷層內(nèi)部的水平垂直裂紋擴(kuò)展交匯產(chǎn)生。且只有70h氧化后的熱障涂層,其TGO層中出現(xiàn)了水平裂紋。(3)YSZ熱...

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 熱障涂層TGO生長行為
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 熱障涂層失效機(jī)理研究
        1.3.2 熱障涂層循環(huán)壽命研究
        1.3.3 熱障涂層有限元模型研究進(jìn)展
    1.4 本課題選題意義及研究內(nèi)容
        1.4.1 選題意義
        1.4.2 研究內(nèi)容
第二章 實(shí)驗材料、設(shè)備及方法
    2.1 實(shí)驗材料
    2.2 實(shí)驗設(shè)備
    2.3 實(shí)驗方法
        2.3.1 涂層的制備
        2.3.2 涂層的高溫氧化方法
        2.3.3 涂層的熱循環(huán)實(shí)驗方法
        2.3.4 涂層的微觀結(jié)構(gòu)形貌表征
        2.3.5 涂層的微納米壓痕硬度測試
第三章 TGO演變對熱障涂層界面性能的影響
    3.1 YSZ熱障涂層組織的演變
        3.1.1 YSZ熱障涂層的微觀形貌
        3.1.2 YSZ熱障涂層的組織演變
    3.2 YSZ熱障涂層氧化機(jī)理
        3.2.1 高溫氧化過程中金屬元素的擴(kuò)散機(jī)制
        3.2.2 YSZ熱障涂層的TGO演變機(jī)理
    3.3 YSZ熱障涂層界面性能的演變
        3.3.1 YSZ熱障涂層的微米壓痕硬度演變
        3.3.2 YSZ熱障涂層的斷裂韌性演變
    3.4 本章小結(jié)
第四章 TGO演變對熱障涂層循環(huán)壽命的影響
    4.1 YSZ熱障涂層循環(huán)實(shí)驗
    4.2 YSZ熱障涂層的組織演變
    4.3 本章小結(jié)
第五章 YSZ熱障涂層有限元模型分析
    5.1 YSZ熱障涂層有限元模型的建立
        5.1.1 YSZ熱障涂層幾何模型
        5.1.2 YSZ熱障涂層物理模型
    5.2 YSZ熱障涂層的有限元分析
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
作者簡介



本文編號：3859899