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摘要
目的探索激光冲击（LSP）对高温热循环（反复升温、保温和降温）过程中热障涂层中的热生长氧化物（TGO）表面以及TGO/粘结层（BC）界面应力分布的影响规律。方法 基于真实TGO形貌，建立有限元模型，从应力演化角度分析了LSP改性（LSPed）与未改性（Non-LSPed）试样危险区域失效形式；使用拉曼光谱法（RFS）对氧化后的金属粘结层进行残余应力测试。结果 TGO应力分布随形貌对起伏呈现相应的起伏变化。TGO表面压应力最大值出现在波峰位置，10次热循环后LSPed试样TGO表面S11（平行于涂层表面的正应力）压应力最大值大于Non-LSPed试样，50次热循环后LSPed试样TGO表面压应力最大值远小于Non-LSPed试样；随着热循环次数增加，两类试样TGO/BC界面S11应力值差别变小。LSPed试样TGO表面S22（垂直于涂层表面的应力）应力随热循环次数增加逐渐增大，但S22拉应力值小于250MPa，应力值总体偏低。TGO/BC界面S22、S12（平行于涂层表面的剪切应力）应力随循环次数变化规律基本一致：10次热循环后，LSPed试样S22、S12应力均大于Non-LSPed试样；50次热循环后，两类试样界面S22、S12应力相差不大。结论 本文构建的TGO应力有限元仿真模型，模拟结果规律与测试吻合。LSP通过调控TGO生长速度，可以有效缓解TGO生长过程中应力的剧烈变化，大幅降低TGO表面S11和S12应力最大值，进而降低TGO表面产生垂直于表面贯穿裂纹和剪切破坏的风险；LSP对于TGO表面（TGO/BC界面）应力状态影响较小。
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