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热障涂层界面形貌与残余应力的数值模拟

马红梅  
【摘要】:本论文是以等离子喷涂方法制备的热障涂层为研究对象,计算热障涂层在热循环降温过程中产生的残余应力,研究界面形貌对涂层内残余应力的影响。利用ANSYS 进行数值模拟,比较了不同界面形貌时残余应力的分布情况以及残余应力与形貌尺寸之间的关系。模拟结果表明热障涂层中的残余应力是界面形貌尺寸的函数。这些结论为提高涂层界面结合强度的热障涂层界面造形提供了理论支持,也为热障涂层界面的优化提供了指导意见。 本论文共分为六章。第一章阐述了热障涂层的产生背景、发展现状、涂层制备方法、涂层结构、涂层材料和研究热障涂层意义;第二章阐述了热障涂层失效原因、影响界面结合强度的因素和增强界面结合强度的方法;第三章给出了热障涂层热循环过程的物理模型,对ANSYS 进行热应力分析做了简单介绍;第四章利用ANSYS 进行了数值模拟,比较了不同界面形貌(正弦波、中线以上正弦波、中线以下正弦波、凹坑两端经光滑处理的中线以下正弦波、无尖点正弦波模拟的界面形貌)时陶瓷层内界面附近残余应力的分布情况,得出了陶瓷层内界面附近残余应力在界面处的分布规律;第五章分析了热障涂层层间界面形貌尺寸与陶瓷层内残余应力之间的关系;最后总结全文得出结论。


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