氧化铝涂层垂直裂纹对热载荷下界面失效的影响

• 作者: 周宇 夏宇锋 江五贵 邹航
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 氧化铝涂层 内聚力模型 热载荷 有限元 界面失效 裂纹密度
• 年，卷（期）: 2019,（1）
• 所属期刊栏目: 专题——高温涂层材料
• 页码范围: 30-36
• 页数: 7页
• 分类号: TG174.4
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.01.004

摘要

目的 探索氧化铝/铝在热载荷作用下的界面失效机理.方法 基于内聚力有限元模型,预测热载荷下铝基氧化铝涂层材料界面处的残余热应力,并系统研究其失效过程.重点考虑涂层厚度、热载荷大小、预制涂层垂直裂纹密度对界面处应力场和界面损伤失效的影响,并同实验进行对比.结果 试验和模拟结果都发现,加热到300℃冷却后,界面未产生平行裂纹,而加热到400℃冷却后,界面出现平行裂纹.涂层无裂纹缺陷时,界面处剪应力呈单曲线余弦分布,而有预制裂纹时,界面处的剪应力呈双曲线余弦分布.随着热载荷的增大,界面最大剪应力值由两端向界面中心处迁移.相比涂层有裂纹的情况,界面在涂层无裂纹时平均正应力最小.实际制备的氧化铝涂层不可能完美无裂纹缺陷,在考虑涂层有裂纹缺陷时,涂层裂纹密度为4 mm-1时平均所受正应力较小,且界面只有拉应力作用,不容易产生脱层缺陷.结论存在特定的最佳临界预制垂直裂纹密度值,使得热载荷下界面损伤最小.有限元模拟结果也显示,相同热载荷和相同裂纹密度下,涂层越厚,对界面的防护力也越强.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	江五贵	南昌航空大学航空制造工程学院	52	195	8.0	12.0
2	夏宇锋	南昌航空大学航空制造工程学院	2	2	1.0	1.0
3	周宇	南昌航空大学航空制造工程学院	8	2	1.0	1.0
4	邹航	南昌航空大学航空制造工程学院	2	2	1.0	1.0