局部热载荷诱导热障涂层界面分层断裂问题

摘要

以激光辐照对热障涂层面层进行局部加热,模拟超燃冲压发动机燃烧室热障涂层服役的高热流、高温度梯度载荷环境,研究热障涂层的可能破坏模式.首先给出了YAG激光局部加热试验方法、过程和界面破坏的典型形貌;然后,基于理论分析与有限元模型化研究,计算了表面局部受热时热障涂层体系的温度场、变形场和应力场,分析了热障涂层破坏的力学机制.研究结果表明,在这种局部迅速加热的载荷条件下,热障涂层将由于陶瓷层-粘接层的界面分层断裂而失效.参数化模型研究发现热障涂层体系的关键结构参量、性能匹配对界面分层断裂驱动力具有显著影响且存在优化区间.