热障涂层中界面形貌对涂层系统中应力影响的研究

作     者：丁艳霞 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：姚国凤

授予年度：2007年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：热障涂层 界面形貌 涂层应力 数值模拟 

摘      要：随着工业生产的迅速发展,对热端部件使用温度的要求越来越高。而单纯靠采用新的热端部件制造材料来提高其使用温度已经变得不是十分可行。所以,近年来,陶瓷热障涂层的研究得到了广泛的重视。 但是由于基体金属与陶瓷涂层的热膨胀系数差别很大,两者之间存在着明显的应力不匹配,从而造成涂层寿命的不可靠性。已有的研究表明,材料所承受的热载荷、长时间高温环境下的蠕变以及热障涂层的几何形貌等等都对涂层寿命产生影响。为了专门研究热障涂层界面形貌对涂层中应力的影响,本论文以等离子法喷涂的双层结构热障涂层为研究对象,并以不同的函数来模拟涂层的几何形貌,应用有限元分析软件ANSYS来对在热载荷单独作用和热-机载荷联合作用下的热障涂层系统中的节点应力进行数值模拟。通过对模拟计算结果的分析和讨论,发现涂层中的应力分布及数值会随着界面形貌的不同而有很大的不同。由此可见,界面形貌对热障涂层中应力的影响是不容忽视的。这些结论为热障涂层界面造型提供了理论支持,也为热障涂层界面的优化提供了指导意见。