等离子喷涂Mo/8YSZ功能梯度热障涂层结构优化与热力耦合模拟计算

• 作者: 刘光 安宇龙 庞铭 张啸寒 王亮 贾利
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 等离子喷涂 功能梯度热障涂层 结构参数 热力耦合 数值模拟
• 年，卷（期）: 2020,（3）
• 所属期刊栏目: 表面失效及防护
• 页码范围: 213-223
• 页数: 11页
• 分类号: TG174.442
• 字数: 6527字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2020.03.027

摘要

目的 研究不同结构参数对Mo/8YSZ热障涂层系统残余应力的影响因素.方法 设计Mo/8YSZ功能梯度热障涂层,并利用ANSYS有限元软件建立了等离子喷涂Mo/8YSZ功能梯度热障涂层的数值模型,模型中考虑了材料热物理性能参数随温度变化,研究粘结层、过渡层及陶瓷层厚度对Mo/8YSZ功能梯度热障涂层残余应力的影响规律.结果 随着径向距离的增大,粘结层与陶瓷层界面的残余应力逐渐由压应力变为拉应力,并且在涂层边缘位置,径向残余拉应力达到最大值.在0～12 mm路径范围内的同一位置,伴随着陶瓷层厚度的增加,粘结层与陶瓷层界面位置的轴向残余应力无明显变化,且轴向残余应力的数值几乎为0;在6～12.5 mm路径范围内的同一位置,伴随着陶瓷层厚度的增加,其剪切残余应力逐渐增大.在基体与粘结层界面边缘0.5 mm处存在着与其他位置相比更大的应力突变.粘结层与陶瓷层的厚度参数比控制在4:10～4:13时,涂层具有最低的热失配.过渡层与陶瓷层的厚度参数比控制在1:4时,涂层具有最低的热失配.当功能梯度热障涂层的过渡层采用50％Mo与50％8YSZ复合而成时,将粘结层、过渡层及陶瓷层三者的厚度比值控制在16:10:40～16:13:52,涂层具有最低的热失配.结论 通过设计功能梯度热障涂层,并合理调控热障涂层系统的结构参数,可进一步减小喷涂构件的残余应力和应力突变情况,提升基体与涂层的结合强度.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	王亮	中国科学院上海硅酸盐研究所特种无机涂层重点实验室	127	2555	16.0	49.0
2	安宇龙	中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室	15	47	4.0	6.0
3	刘光		20	43	4.0	6.0
4	贾利		9	0	0.0	0.0
5	庞铭	中国民航大学机场学院	39	4	1.0	1.0
6	张啸寒	中国民航大学机场学院	15	2	1.0	1.0