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TiAl合金表面等离子喷涂制备新型热障涂层沉积过程的热应力演化有限元模拟
1
作者
谢玲玲
方天宇
+4 位作者
牛亚然
洪督
王子昱
祝世超
郑学斌
《表面技术》
北大核心
2025年第11期231-242,共12页
目的揭示TiAl合金表面等离子喷涂热障涂层沉积过程热应力的分布和演化规律,降低因残余应力过大导致涂层开裂失效的可能性,为制备新型TiAlCrY/YSZ TBCs应力状态精确可控涂层提供指导。方法基于有限元模拟,针对TiAl合金表面等离子喷涂TiAl...
目的揭示TiAl合金表面等离子喷涂热障涂层沉积过程热应力的分布和演化规律,降低因残余应力过大导致涂层开裂失效的可能性,为制备新型TiAlCrY/YSZ TBCs应力状态精确可控涂层提供指导。方法基于有限元模拟,针对TiAl合金表面等离子喷涂TiAlCrY/YSZ新型热障涂层的沉积过程,采用逐道逐层喷涂的方式进行三维热力耦合模拟,获得较好的热应力分布和演变规律。结果在TiAlCrY过渡层和YSZ涂层的喷涂过程中,对于x、y方向的应力,熔道的大部分区域均为压应力,但在熔道起始位置存在较小的拉应力,在熔道末尾位置存在很大的压应力;对于z向应力,熔道表面为拉-压应力交替,在熔道末尾存在较高的拉应力。由于材料的属性存在明显差异,因此各层材料的界面处存在应力突变现象。在喷涂过程中,由于层与层、道与道之间存在相互的热影响,因此沉积过程中存在多次热应力循环过程,尤其是沉积过程中出现的拉应力和压应力峰值均明显高于冷却至室温后的残余应力。结论不同材料的界面处是应力发生突变的区域,且在沉积过程中多道、多次热应力循环会产生拉应力和压应力峰值,这更易导致涂层发生开裂。
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关键词
三维热力耦合模拟
等离子喷涂
逐道逐层
热障涂层
热应力
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职称材料
题名
TiAl合金表面等离子喷涂制备新型热障涂层沉积过程的热应力演化有限元模拟
1
作者
谢玲玲
方天宇
牛亚然
洪督
王子昱
祝世超
郑学斌
机构
安徽工业大学冶金工程学院
中国科学院上海硅酸盐研究所特种无机涂层重点实验室
安徽工业大学机械工程学院
常州工学院航空制造工程系
出处
《表面技术》
北大核心
2025年第11期231-242,共12页
基金
安徽省高等学校自然科学基金重点研究项目(2022AH050297)。
文摘
目的揭示TiAl合金表面等离子喷涂热障涂层沉积过程热应力的分布和演化规律,降低因残余应力过大导致涂层开裂失效的可能性,为制备新型TiAlCrY/YSZ TBCs应力状态精确可控涂层提供指导。方法基于有限元模拟,针对TiAl合金表面等离子喷涂TiAlCrY/YSZ新型热障涂层的沉积过程,采用逐道逐层喷涂的方式进行三维热力耦合模拟,获得较好的热应力分布和演变规律。结果在TiAlCrY过渡层和YSZ涂层的喷涂过程中,对于x、y方向的应力,熔道的大部分区域均为压应力,但在熔道起始位置存在较小的拉应力,在熔道末尾位置存在很大的压应力;对于z向应力,熔道表面为拉-压应力交替,在熔道末尾存在较高的拉应力。由于材料的属性存在明显差异,因此各层材料的界面处存在应力突变现象。在喷涂过程中,由于层与层、道与道之间存在相互的热影响,因此沉积过程中存在多次热应力循环过程,尤其是沉积过程中出现的拉应力和压应力峰值均明显高于冷却至室温后的残余应力。结论不同材料的界面处是应力发生突变的区域,且在沉积过程中多道、多次热应力循环会产生拉应力和压应力峰值,这更易导致涂层发生开裂。
关键词
三维热力耦合模拟
等离子喷涂
逐道逐层
热障涂层
热应力
Keywords
three-dimensional thermodynamic coupling simulation
plasma spraying
path-by-path and layer-by-layer
thermal barrier coating
thermal stress
分类号
TG174.4 [金属学及工艺—金属表面处理]
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题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
TiAl合金表面等离子喷涂制备新型热障涂层沉积过程的热应力演化有限元模拟
谢玲玲
方天宇
牛亚然
洪督
王子昱
祝世超
郑学斌
《表面技术》
北大核心
2025
0
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