CMAS高温腐蚀EB-PVD热障涂层的应力场分析

来源 :第十四届全国物理力学学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qazaq1313
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  热障涂层(Thermal Barrier Coatings,TBCs)因具有抗腐蚀、高隔热的特性,作为一种高温防护涂层材料被广泛应用于航空发动机的涡轮叶片上.然而,随着发动机推重比的提高,热端部件的燃气温度不断升高,CMAS(CaO-MgO-Al2O3-SiO2)高温腐蚀失效成为制约热障涂层使用寿命的关键问题之一.但是,到目前为止CMAS高温腐蚀热障涂层失效的力学机制还不清楚.我们根据CMAS腐蚀电子束物理气相沉积(Electron Beam-Physical Vapor Deposition,EB-PVD)热障涂层的实验现象,将CMAS的腐蚀机制分为3部分:热失配、渗流、扩散-反应,分别建立了CMAS腐蚀热障涂层的热失配模型和渗流反应机制下的理论模型,同时引入相场理论建立了扩散-反应机制下的理论模型,分析各应力场分布.结果 显示:CMAS与热障涂层的热失配作用导致涂层内部产生很大的应力,环向拉应力导致热障涂层内的工型裂纹产生;相对于热失配和扩散-反应作用,CMAS渗流引起的涂层应力很小,CMAS化学反应引起的x方向的最大压应力达-500 MPa,涂层体应变约2.6%.
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