306 / 2021-04-26 11:19:32

异质界面非均匀形貌对热障涂层内裂纹扩展行为影响的研究

热障涂层；裂纹生长；非均匀界面；热循环寿命

复杂服役条件下片层结构热障涂层内多裂纹的扩展/合并是导致其剥落失效的根本原因。为了阐明由裂纹扩展合并诱发的涂层剥落机制，本研究建立了动态裂纹演变分析模型，同时耦合了高温条件下TGO的动态生长，研究了多循环下总裂纹长度随热循环的演变规律，并定量分析了界面形貌非均匀性对涂层寿命的影响。研究结果表明：波谷上方的拉应力诱发了裂纹的早期扩展，裂纹演化主要经历初期稳定扩展及失效前快速增加阶段，涂层剥落行为与实验一致，而且均匀界面形貌的涂层系统展现了更长的热循环寿命。本研究结果可为未来发展长寿命先进热障涂层提供理论基础和数据支撑。