本文關(guān)鍵詞：網(wǎng)狀熱障涂層殘余應(yīng)力數(shù)值模擬及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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【摘要】：由于鎳基合金基體與熱障涂層的材料參數(shù)不匹配,在制備和使用過(guò)程中,涂層內(nèi)易累積殘余應(yīng)力,進(jìn)而可能出現(xiàn)涂層剝落等現(xiàn)象,嚴(yán)重影響構(gòu)件的使用壽命。網(wǎng)狀或多孔結(jié)構(gòu)材料具有較高的應(yīng)變?nèi)菹蕖Ｍㄟ^(guò)在合金基體表面和陶瓷涂層之間制備具有網(wǎng)狀或多孔結(jié)構(gòu)的襯墊,可以提供足夠的變形空間以達(dá)到提高熱障涂層的應(yīng)變?nèi)菹薜哪康�。本論文利用有限元方�?模擬合金基體上的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)襯墊在加工過(guò)程以及涂層在服役過(guò)程中的應(yīng)力場(chǎng)分布。并且設(shè)計(jì)具有不同截面結(jié)構(gòu)、尺寸以及三維形態(tài)網(wǎng)格襯墊,研究其對(duì)熱障涂層內(nèi)殘余應(yīng)力和抗熱震性的影響。取得以下幾點(diǎn)結(jié)論：(1)通過(guò)在陶瓷層與基體之間添加中間過(guò)渡層及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),構(gòu)成了復(fù)合襯墊結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)能夠有效降低涂層的在制備中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力,尤其是橫向拉應(yīng)力,從而改善了網(wǎng)格襯墊附近應(yīng)力集中的現(xiàn)象,可提高涂層的性能。(2)當(dāng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中襯墊間距與襯墊寬度的比值約在4倍到5倍之間時(shí),熱障涂層的內(nèi)部壓應(yīng)力、陶瓷層與粘結(jié)層界面上拉應(yīng)力均明顯降低。具有該比例網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)襯墊的熱障涂層進(jìn)一步改善了涂層制備中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。(3)在熱震環(huán)境下,網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)襯墊能夠有效降低熱障涂層的橫向殘余應(yīng)力。但在升溫階段易造成縱向拉應(yīng)力的升高。并且隨著陶瓷層厚度增加,縱向拉應(yīng)力提高。與傳統(tǒng)熱障涂層相比,加入網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)襯墊后,熱障涂層的失效位置從邊緣的危險(xiǎn)區(qū)域移至網(wǎng)狀襯墊處。(4)在實(shí)際工況環(huán)境下,對(duì)比具有不同三維結(jié)構(gòu)襯墊熱障涂層的殘余應(yīng)力,隨著結(jié)構(gòu)襯墊變形空間的增大,殘余應(yīng)力增加。具有六邊形襯墊結(jié)構(gòu)熱障涂層殘余應(yīng)力最低。
【關(guān)鍵詞】：結(jié)構(gòu)襯墊 熱障涂層 有限元法 殘余應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 緒論9-24
• 1.1 熱障涂層的結(jié)構(gòu)10-13
• 1.2 熱障涂層的制備13-15
• 1.3 熱障涂層的失效15-17
• 1.4 有限元方法在熱障涂層研究中的應(yīng)用17-21
• 1.5 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的應(yīng)用21-22
• 1.6 課題研究意義和研究?jī)?nèi)容22-24
• 2 熱障涂層截面結(jié)構(gòu)對(duì)涂層制備后殘余應(yīng)力場(chǎng)的影響24-44
• 2.1 等離子噴涂過(guò)程的有限元仿真24-29
• 2.1.1 液滴沖擊過(guò)程的簡(jiǎn)化24-26
• 2.1.2 等離子噴涂過(guò)程的溫度場(chǎng)研究26-29
• 2.2 傳統(tǒng)熱障涂層初始?xì)堄鄳?yīng)力的有限元分析29-35
• 2.2.1 有限元模型30
• 2.2.2 邊界條件30
• 2.2.3 結(jié)果分析30-35
• 2.3 具有理想網(wǎng)格襯墊結(jié)構(gòu)熱障涂層初始?xì)堄鄳?yīng)力的有限元分析35-38
• 2.3.1 有限元模型35
• 2.3.2 結(jié)果分析35-38
• 2.4 具有實(shí)際網(wǎng)格襯墊結(jié)構(gòu)熱障涂層初始?xì)堄鄳?yīng)力的有限元分析38-40
• 2.4.1 有限元模型38
• 2.4.2 結(jié)果分析38-40
• 2.5 具有復(fù)合網(wǎng)格襯墊結(jié)構(gòu)熱障涂層初始?xì)堄鄳?yīng)力的有限元分析40-42
• 2.5.1 有限元模型40
• 2.5.2 結(jié)果分析40-42
• 2.6 小結(jié)42-44
• 3 熱障涂層截面尺寸對(duì)涂層制備后殘余應(yīng)力場(chǎng)的影響44-53
• 3.1 熱障涂層尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)44
• 3.2 熱障涂層尺寸優(yōu)化的初始?xì)堄鄳?yīng)力分析44-51
• 3.2.1 有限元模型及材料屬性44-45
• 3.2.2 邊界條件45
• 3.2.3 結(jié)果分析45-51
• 3.3 小結(jié)51-53
• 4 熱震條件下傳統(tǒng)熱障涂層與結(jié)構(gòu)熱障涂層的殘余應(yīng)力場(chǎng)分析53-69
• 4.1 熱震條件下傳統(tǒng)熱障涂層的殘余應(yīng)力分析53-58
• 4.1.1 有限元模型及材料屬性53
• 4.1.2 假設(shè)條件53
• 4.1.3 邊界條件53-54
• 4.1.4 結(jié)果分析54-58
• 4.2 熱震條件下結(jié)構(gòu)熱障涂層的殘余應(yīng)力分析58-66
• 4.2.1 有限元模型59
• 4.2.2 結(jié)果分析59-66
• 4.3 熱震條件下兩種熱障涂層的失效形式對(duì)比66-68
• 4.4 小結(jié)68-69
• 5 襯墊的三維形狀對(duì)熱障涂層工況環(huán)境下的應(yīng)力場(chǎng)影響69-83
• 5.1 基于尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)不同形狀襯墊69
• 5.2 不同形狀襯墊對(duì)熱障涂層的工況應(yīng)力的影響69-82
• 5.2.1 有限元模型及材料屬性69-70
• 5.2.2 邊界條件70
• 5.2.3 結(jié)果分析70-82
• 5.3 小結(jié)82-83
• 6 結(jié)論83-84
• 致謝84-85
• 參考文獻(xiàn)85-91
• 附錄91

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王利強(qiáng) ,閻殿然 ,何繼寧 ,宋向陽(yáng);熱障涂層研究狀況及進(jìn)展[J];新技術(shù)新工藝;2002年03期

2 謝冬柏,王福會(huì);熱障涂層研究的歷史與現(xiàn)狀[J];材料導(dǎo)報(bào);2002年03期

3 劉志;周洪;;熱障涂層研究進(jìn)展[J];河海大學(xué)常州分校學(xué)報(bào);2006年03期

4 李美Y，

本文編號(hào)：900931