考慮界面形貌的熱障涂層氧化失效及其可靠性分析.pdf

1、熱障涂層(Thermal barrier coatings，簡(jiǎn)稱TBCs)因其具有保護(hù)基底、緩解熱沖擊載荷、提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率和延長(zhǎng)服役時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于航空航天的熱防護(hù)領(lǐng)域，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片等。然而，由于其服役環(huán)境極其惡劣，幾何形貌和微觀結(jié)構(gòu)又非常復(fù)雜，使得涂層在發(fā)生失效時(shí)難以預(yù)測(cè)，這對(duì)涂層在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的安全應(yīng)用造成了極大威脅。因而，探究涂層的失效機(jī)理并分析其可靠性將有利于航空航天的健康發(fā)展，也可對(duì)熱障涂層的應(yīng)用與優(yōu)化提供

2、重要指導(dǎo)。研究發(fā)現(xiàn)，界面形貌對(duì)涂層界面氧化開裂的影響非常顯著。因此本文針對(duì)不同的界面形貌，用Monte Carlo法評(píng)估了熱障涂層氧化失效的可靠性。主要研究?jī)?nèi)容如下所示：
　　第一，分析了常用可靠性計(jì)算方法的優(yōu)缺點(diǎn)。首先介紹了可靠性計(jì)算的一次二階矩法和Monte Carlo法的基本原理和計(jì)算步驟，然后通過選取不同的功能函數(shù)以及不同的隨機(jī)參數(shù)分布，分析兩種計(jì)算方法優(yōu)缺點(diǎn)。
　　第二，評(píng)估了球形界面熱障涂層氧化失效的可靠性。根據(jù)

3、能量釋放率準(zhǔn)則求得了熱障涂層界面形貌為球形時(shí)氧化失效的功能函數(shù)，用Monte Carlo法計(jì)算了不同條件下的失效概率，并預(yù)測(cè)了失效概率隨各參數(shù)的變化關(guān)系，進(jìn)而得到各參數(shù)的敏感性因子，通過對(duì)比找出引起涂層失效的關(guān)鍵參數(shù)。
　　第三，評(píng)估了正弦界面熱障涂層氧化失效的可靠性。界面處的應(yīng)力一直是界面失效的關(guān)鍵因素，通過有限元軟件 ABAQUS分析了涂層冷卻階段的應(yīng)力場(chǎng)，根據(jù)能量釋放率準(zhǔn)則求得了熱障涂層界面形貌為正弦時(shí)的功能函數(shù)，用Mont