等离子喷涂ZrC基涂层逐道逐层沉积残余应力模拟与实验验证

摘要

采用商用ANSYS14.5软件,依据复合梁增层力学模型,采用逐道逐层累积模型模拟了C/C复合材料表面等离子喷涂ZrC基涂层沉积残余应力的特征,分析了SiC过渡层、第二相(SiC,MoSi2)和涂层厚度对ZrC基涂层残余应力的影响,并进行了实验验证.结果表明,SiC过渡层有效缓解了涂层与基体的热失配应力.涂层体系的应力随着涂层厚度的增加逐渐减小,符合应力松弛和叠加规律.在涂层内部的径向应力以拉应力为主,基体中主要为压应力,且在界面边缘存在压应力集中的极限区域,易使涂层产生裂纹并沿界面扩展.该模拟采用逐道逐层累积的方法更逼近实际喷涂过程,能更准确预测涂层的残余应力.