陈宇慧 岳利文 张永海 戚俊清

(郑州轻工业学院 能源与动力工程学院)

热障涂层氧化层厚度对残余应力的影响*

陈宇慧**岳利文 张永海 戚俊清

(郑州轻工业学院 能源与动力工程学院)

对热障涂层氧化过程进行了详细的阐述，推算了氧化增厚动力曲线，采用ANSYS分别建立了不同氧化层厚度的热障涂层微观二维模型，氧化层界面形状简化为正弦形式。模拟了氧化层不同特征厚度时的应力变化，分析了不同氧化增长方向对各层残余应力的影响。结果表明：随着氧化层的增厚，粘结层波峰处σy增幅较大，易在氧化层和粘结层间发生分层。氧化层分别向TBC层、BC层以及同时向两层方向增长时，发现不同的氧化层增长方向对各层内的残余应力影响不大，可以忽略其影响。

热障涂层 残余应力 氧化动力曲线 氧化层 非线性有限元

热障涂层是把陶瓷材料沉积在金属材料的表面，提高金属材料的耐高温和抗腐蚀性能以延长使用寿命。热障涂层具有极低的热传导率、较高的热膨胀系数、抗高温、抗氧化及耐腐蚀等优良性能，应用越来越广泛。典型的热障涂层包括4层结构，分别为陶瓷涂层、粘结层、热生长氧化层和高温合金基体。当运行温度高达700°C以上时，粘结层被氧化并生成了氧化层，也就是所说的热生长氧化层(TGO) , TGO的厚度在1～10μm，存在于粘结层和陶瓷层之间[1]。热障涂层服役过程中不可避免的会生成TGO，理想的粘结层中TGO成分主要是α-Al2O3，生长缓慢并且有规则。……