结构参数对等离子喷涂Mo/8YSZ功能梯度热障涂层残余应力的影响

摘要

为了突破传统Mo/8YSZ双层热障涂层高温易剥落的技术瓶颈,利用ANSYS有限元软件建立等离子喷涂Mo/8YSZ功能梯度热障涂层的数值模型,考虑材料热物性参数随温度的变化情况,研究基体、黏结层及陶瓷层的厚度参数对涂层残余应力的影响.结果表明:随着基体厚度的增加,喷涂构件的最大径向残余拉应力和最大径向残余压应力均减小;随着黏结层、过渡层和陶瓷层厚度的增加,最大径向残余拉应力增大,最大径向残余压应力减小;残余压应力为轴向的主要残余应力形式,随着基体厚度的增加,最大轴向残余压应力减小,随着黏结层或过渡层厚度的增加,最大轴向残余压应力增大,然而陶瓷层厚度的变化对最大轴向残余压应力的影响并不明显;改变黏结层厚度对基体与涂层界面残余压应力的影响更为明显;基体的厚度在一定范围内对基体与涂层界面残余应力有影响,当基体厚度增加至12 mm时,随着基体厚度的增加,径向残余应力变化不明显;随着基体厚度的增加,应力突变点及应力形式的转变点逐渐过渡到基体与涂层交界边缘的上方区域,随着黏结层、过渡层或陶瓷层厚度的增加,应力突变点及应力形式的转变点逐渐过渡到基体与涂层交界中心的下方区域.通过设计功能梯度热障涂层,并调控热障涂层系统的结构参数,可进一步减小喷涂构件的残余应力和应力突变情况,提升基体与涂层的结合强度.