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摘要
目的 为有效预测等离子喷涂热障涂层冷却过程中累积的残余应力，降低残余应力对涂层稳定性的影响，需寻求可靠的热障涂层应力检测方法。方法 本文利用有限元分析软件，采用生死单元法建立了等离子喷涂ZrO_(2)涂层的有限元模型，高斯热源模拟等离子喷涂热源工况，研究涂层冷却至室温的残余应力及其分布；使用X射线衍射法、拉曼光谱法对等离子喷涂制备的ZrO_(2)涂层进行残余应力检测。结果 通过有限元模拟结果可以看出，喷涂涂层冷却到室温后其中心区域的残余应力与边缘位置相比较大，主要集中在热流中心区域；每层涂层结合界面处会产生较大应力，致使应力沿涂层厚度方向变化明显；涂层的等效应力为160-220MPa；采用X射线衍射法检测涂层存在180-185MPa残余应力；标定ZrO_(2)涂层的拉曼-应力因子为8.33 cm~(-1)GPa~(-1)，计算得到涂层存在残余应力为174-180MPa；对喷涂试样进行拉伸实验后其残余应力有一定程度释放。结论 使用有限元能有效模拟等离子喷涂至室温时涂层内部残余应力，与XRD、拉曼光谱检测结果具有良好的匹配性，涂层冷却至室温存在180MPa左右的残余应力，严重影响涂层的稳定性。
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