快速循环热机械疲劳条件下热障涂层TGO皱褶行为的模拟研究

发布时间：2017-11-24 19:17

  本文关键词：快速循环热机械疲劳条件下热障涂层TGO皱褶行为的模拟研究

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【摘要】：热障涂层被广泛地运用于航空发动机涡轮叶片中,在高温下保护热端部件,延长热端部件的使用寿命。典型的热障涂层系统包括陶瓷涂层(TBC)、热致生长氧化物层(TGO)、粘结层(BC)和高温合金基体(SUB)。 TGO层在高温环境下不断发生几何形貌和化学成分的演变,对涂层的界面剥离和热障涂层的服役寿命有重大影响。本文基于商用有限元软件ABAQUS,开发了能够模拟TBC系统在热机械疲劳条件下TGO生长的子程序,研究了SUB层和BC层的蠕变、外加机械载荷水平、机械载荷与温度循环周期的相位角以及温度和机械载荷的变化速率对TGO皱褶的影响。论文主要结论如下：(1)通过与文献报导结果比较,验证了TGO生长子程序的可靠性。(2)在SUB层和BC层只在高温保温阶段发生蠕变的情况下,TGO皱褶的变化规律如下：当温度和机械载荷同相位循环变化时,TGO振幅随着外加机械载荷的增大逐渐变小；当温度和机械载荷反相位循环变化时,TGO的振幅随着外加机械载荷的增大逐渐变大；当温度相对机械载荷发生相位偏移时,无论相位偏移的正负,外加拉应力均导致TGO振幅产生一定程度的增长；在外加机械载荷为压应力时,温度相对机械载荷正偏移10°和负偏移10°分别导致TGO的振幅出现一定程度的减小与显著增长。(3)在SUB层和BC层在整个高温段均发生蠕变情况下,TGO皱褶的变化规律如下：单个循环周期为100s时,无论温度和机械载荷为同相位还是反相位,TGO的振幅比SUB层和BC层只在高温保温阶段发生蠕变时增大；单个循环周期为80s时,无论温度和机械载荷为同相位还是反相位,TGO的振幅比单个循环周期为100s时产生一定程度的增长,表明缩短温度和机械载荷的循环周期将导致TGO的振幅增大。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V232.4

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