基于相场法的高温烧结条件下等离子喷涂热障涂层微结构演化模拟

• 作者: 周益春 朱旺 杨丽 杨紫涵 谭振宇
• 来源期刊: 湘潭大学学报:自然科学版
• 学科: 航空航天
• 关键词: 热障涂层 相场法 真实微结构 烧结
• 年，卷（期）: 2020,（3）
• 页码范围: 82-89
• 页数: 8页
• 分类号: V261.93+3

摘要

为提高航空发动机性能,热障涂层被广泛地用于涡轮叶片上.涂层在高温下服役时,会发生烧结,使涂层变得更加致密,从而不可避免地增加了热障涂层的弹性模量和热导系数,强烈地影响了涂层的耐用性、效率和性能.该文针对等离子喷涂制备的热障涂层,建立了涂层的二维真实微结构有限元模型,并运用相场模型研究了在1400℃烧结条件下涂层微结构随时间演化的动态规律.计算结果表明:在烧结初期,涂层中微裂纹在最窄处迅速愈合,并开始形成不连续的单个小孔隙.烧结中期,前期由微裂纹产生的孔隙不断愈合,或者与相邻孔隙合并.烧结后期,涂层前期微裂纹大都形成了球形,孔隙间相对距离大,较小孔隙主要是以愈合的方式消失,涂层孔隙率随烧结时间的增加先迅速下降后趋于平稳.模拟的结果与实验结果相吻合.