TGO非均匀增长对热障涂层应力演化和破坏机理的影响

作者：刘扬; 全昌彪; 杨晓光; 石多奇; 张生良; 孙燕涛; 宋佳楠; 李少林

来源：航空动力学报, 2020, 35(06): 1140-1148.

DOI：10.13224/j.cnki.jasp.2020.06.003

• 应力演化
• 破坏机理
• 热障涂层(TBC)
• 热生长氧化层(TGO)
• 非均匀增长

采用内聚力模型和热生长氧化层(TGO)非均匀增长子程序,数值模拟了在热循环载荷作用下热障涂层(TBC)内部应力演化规律和开裂行为。涂层失效过程首先是源自陶瓷层(TC)内近波峰位置的拉伸和切应力共同主导的陶瓷层Ⅰ、陶瓷层Ⅱ混合型裂纹;随着循环数增加,则转向由TC内近波峰位置的切应力主导的Ⅱ型裂纹和波峰波谷中间的涂层厚度方向拉伸应力主导的Ⅰ型裂纹。整体非均匀增长和波谷均匀增长模式下的最大拉伸应力经过一定循环数后几乎不再随循环数而增加;而在波峰均匀增长和整体均匀增长模式下,最大拉伸应力则会随着循环数增加持续增长。整体非均匀增长、波谷非均匀增长模式下,20个循环后最大切应力出现在近波峰位置,分别为-162.41 MPa和-154.28 MPa;而整体波峰均匀增长和整体均匀增长模式下,最大切应力为-113.82 MPa和-111.98 MPa。对于波谷均匀增长和整体非均匀增长模式,在9个循环后出现界面裂纹。而对于波峰均匀增长和整体非均匀增长模式,在第17个循环出现界面裂纹。

• 单位
  北京航空航天大学