白玉梅

（山西大学工程学院，太原030013）

界面尺寸对热障涂层残余应力的影响

白玉梅

（山西大学工程学院，太原030013）

广泛应用于高温部件的热障涂层，其凹凸不平的界面形貌不仅影响界面的结合强度、应力分布，严重时甚至会导致涂层剥离、层裂和失效。文中针对正弦波形界面形貌的热障涂层，研究了界面尺寸（微坑深度、宽度和间距）对界面残余应力的影响。结果表明，界面几何形貌突变越严重，应力突变也随之加剧；不同的微结构尺寸影响因素对残余应力影响各不相同，其中微坑深度对残余应力的影响最为显著。

热障涂层；界面尺寸；残余应力

0 引言

目前，热障涂层材料的使用已大大提高了零件在苛刻环境下的服役寿命，但由于自身复杂的结构体系，在多次热循环作用下会导致界面处涂层剥落、层裂和失效。热障涂层材料的失效不仅与材料界面状态有关，也与残余应力密切相关［1］。因此研究界面特性与残余应力的关系具有非常重要的意义。本文针对陶瓷层/热生长氧化层/粘结层/基体的平面应变模型，就不同界面尺寸对应力的影响做了分析研究。

1 模型的建立

图1 热障涂层模型截面示意图

如图1所示，建立了基体/粘结层（BC）/热生长氧化层（TGO）/陶 瓷 层（TBC）的热障涂层模型，对应材料依次选 用 1Cr18Ni9Ti/ NiCoCrAlY（Y为微量元素）/Al2O3/ZrO2～8%Y2O3，各层的厚度分别为ts＝1mm，t1＝0.09mm，t2＝0.01mm和t3＝0.1mm。

取正弦波形界面形貌来研究界面尺寸对残余应力的影响，微结构尺寸包括：微坑深度h，宽度λ和间距d，如图2。各层材料参数见表1［2-3］。……