周思博，吴敬涛，邓文亮，岳珠峰

（1.中国飞机强度研究所，西安 710068；2.西北工业大学，西安 710129）

热障涂层（Thermal barrier coatings，简称TBCs）材料广泛运用于航空发动机涡轮叶片等热端部件，其优异的隔热性能提高了涡轮叶片的工作温度，延长了发动机的服役寿命。然而，热障涂层系统材料参数不匹配、氧化物（TGO）热生长以及熔盐（CMAS）沉积，会导致热障涂层系统失效[1-10]。国外热障涂层技术发展较早，关于热障涂层剥落失效机理方面的研究比较多。许多文献报道[2,3,5-7,11-15]，循环热载荷作用下，热生长氧化层的生长是迄今为止科学家发现的第一大关键失效因素，热障涂层的陶瓷层/氧化物层（TC/TGO）和氧化物层/粘结层（TGO/BC）界面是结合最薄弱的地方。分析热障涂层系统 TC/TGO和TGO/BC界面应力最大值随热循环的变化规律及其影响因素，对于涂层裂纹萌生及扩展的预测具有十分重要的意义，并可为热障涂层的制备提供理论指导。

相关学者主要通过试验和仿真的方法对热障涂层失效的关键因素进行研究，并取得了一定的成果。Rabiei等人[16]通过试验研究了热障涂层系统的失效机理，他们发现涂层界面有三处裂纹萌生位置，分别是TGO/BC界面的波峰、TC/TGO界面的波谷及其波峰与波谷之间的位置。Bialas等人[17]对热障涂层系统TGO/BC界面上的裂纹在热循环过程中的扩展过程进行了有限元模拟，研究发现TGO厚度的增加导致TGO/BC界面上的正应力σ22不断增大，微裂纹在TGO/BC界面的波峰位置萌生，并沿着界面扩展。经过多个热循环之后，裂纹扩展到波峰与波谷的中间位置，模拟结果与实验结果较为吻合。……