基于JC法的熱障涂層界面剝落失效可靠性評估.pdf

1、熱障涂層(Thermal Barrier Coatings，簡稱TBCs)具有耐高溫、抗腐蝕、耐熱震、減少燃油消耗等特點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)等高溫部件的隔熱防護(hù)領(lǐng)域。但是熱障涂層的幾何形狀、微觀結(jié)構(gòu)和服役環(huán)境都極其復(fù)雜，使得涂層在無法預(yù)知的情況下發(fā)生剝落失效，極大限制了TBCs在航空發(fā)動機(jī)上的安全應(yīng)用。因此，研究熱障涂層的失效，并對其進(jìn)行可靠性評估可以有效的預(yù)防涂層失效，對于航空航天技術(shù)極具關(guān)鍵。本文針對APS和EB-PVD兩種

2、不同制備方法的熱障涂層，基于可靠性分析方法中的當(dāng)量正態(tài)化法(被國際安全度聯(lián)合委員會(JCSS)所推薦使用，又稱為JC法)評估了其界面失效的可靠性。主要研究內(nèi)容如下：
　　第一，評估了APS-TBCs在軸向壓縮載荷作用下的界面屈曲失效和剪切載荷作用下的界面剪切失效。通過軸向壓縮實(shí)驗(yàn)并結(jié)合聲發(fā)射技術(shù)得到了熱障涂層界面屈曲失效的臨界應(yīng)力值，通過weibull統(tǒng)計(jì)分析，得到了這些臨界應(yīng)力值服從weibull統(tǒng)計(jì)，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)其失效準(zhǔn)則

3、建立極限狀態(tài)方程，預(yù)測了不同壓縮載荷作用下涂層界面屈曲失效的失效概率。通過剪切實(shí)驗(yàn)得到了熱障涂層的界面剪切強(qiáng)度，在此基礎(chǔ)上，預(yù)測了不同剪切載荷作用下涂層界面剪切失效的失效概率。并計(jì)算了在壓縮載荷和界面剪切載荷共同作用下整個(gè)APS-TBCs系統(tǒng)的失效概率。
　　第二，評估了APS-TBCs裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的層離失效和EB-PVD制備的TBCs界面氧化失效，根據(jù)其失效準(zhǔn)則建立極限狀態(tài)方程，分析影響其失效的各參數(shù)的隨機(jī)統(tǒng)計(jì)特征，基于JC法計(jì)

4、算了各種條件下涂層裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的失效概率和界面氧化失效的失效概率，并采用敏感性分析方法得到了各參數(shù)的敏感性因子，進(jìn)而分析比較各參數(shù)對涂層失效的影響大小。
　　第三，對影響熱障涂層失效的參數(shù)進(jìn)行量綱分析，以APS-TBCs裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的層離失效和EB-PVD制備的TBCs界面氧化失效為例，得到了這些參數(shù)的無量綱形式，并簡單分類進(jìn)行敏感性分析。
　　總之，本論文主要從概率統(tǒng)計(jì)的角度出發(fā)，采用基于JC法的可靠性評估方法，并輔助以M