预热温度对热障涂层表面裂纹形成的影响

摘要：

先进航空发动机与燃气轮机热端部件的服役温度不断提高,对热障涂层性能提出了越来越高的要求.在涂层中引入一定密度的周期分布表面裂纹,可以同时提升其隔热性能和服役寿命,是一种极具潜力的先进热障涂层技术.然而,目前关于这种涂层中表面裂纹形成的力学机制研究尚不充分.以等离子喷涂热障涂层表面裂纹的形成过程为对象,发展了考虑热应力的多层结构剪切滞后模型,推导了表面裂纹形成前陶瓷层内应力场与位移场的解析解,获得了不同预热温度下陶瓷层内平均应力、平均应变能密度及总应变能随涂层厚度的演变规律,发现:在表面裂纹形成前,陶瓷层内平均应力和平均应变能密度不随其厚度改变,而总应变能随其厚度线性增大,这说明陶瓷层内总应变能是衡量能否在涂层中形成表面裂纹的关键参量;在其他喷涂参数不变的情况下,预热温度越高,表面裂纹越容易形成.本文阐明了预热温度对表面裂纹形成的影响,为实现高热障和高应变容限热障涂层的可控制备提供了理论指导.

关键词：航空发动机、燃气轮机、热端部件热障涂层、表面裂纹、剪滞模型、预热温度、应变能

所属期刊栏目：43

分类号：V19;O34(航空、航天的应用)

资助基金：国家科技重大专项2019-Ⅶ-0007-0147

在线出版日期：2022-07-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：331-340