金属学报  2005, Vol. 41 Issue (9): 979-984

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垂直裂纹对EB-PVD热障涂层热循环失效模式的影响

陈立强 宫声凯 徐惠彬

北京航空航天大学材料科学与工程学院;北京 100083

INFLUENCE OF VERTICAL CRACKS ON FAILURE MECHANISM OF EB-PVD THERMAL BARRIER COATINGS DURING THERMAL CYCLING

CHEN Liqiang; GONG Shengkai; XU Huibin

School of Materials Science and Engineering; Beijing University of Aeronautics and Astronautics; Beijing 100083

陈立强; 宫声凯; 徐惠彬 . 垂直裂纹对EB-PVD热障涂层热循环失效模式的影响[J]. 金属学报, 2005, 41(9): 979-984 .
, , . INFLUENCE OF VERTICAL CRACKS ON FAILURE MECHANISM OF EB-PVD THERMAL BARRIER COATINGS DURING THERMAL CYCLING[J]. Acta Metall Sin, 2005, 41(9): 979-984 .

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(412 KB)   摘要: 对电子束物理气相沉积(EB-PVD)双层结构热障涂层在热循环过程中形成的陶瓷层垂直裂纹对涂层失效模式的影响进行了研究. 结果表明, 陶瓷层表面垂直裂纹出现在热循环初期，但并未造成涂层的早期剥落; 随着热循环次数增加，垂直裂纹网格变密. 有限元计算表明，垂直裂纹的形成在试样中部产生了类似于试样边缘的剪应力集中效应. 经过长时间热循环后，当陶瓷层等轴晶区的强度或者热氧化生长层(TGO)的强度小于边缘效应产生的剪应力时，涂层在试样的中部以垂直裂纹网格形状发生剥落失效. 关键词 ： 热障涂层,  电子束物理气相沉积,  热循环      Abstract：The influence of surface vertical cracks in YSZ coating on the failure mechanism of thermal barrier coatings prepared by electron beam physical vapor deposition (EB-PVD) during thermal cycling was studied. The vertical cracks occurred at the initial stage of thermal cycling testing but did not directly cause the spallation of TBC. The mesh density of vertical cracks increased following thermal cycles. Calculation by finite elements analysis showed that a larger shear stress was generated by the formation of the vertical cracks just like what in the edge of the specimen. After thermal cycling testing, when the strength of equiaxial grain regions or thermally grown oxidation layer became lower than the shear stress, the spallation occurred along the vertical crack network. Key words： thermal barrier coating (TBC)    electron beam physical vapor deposition (EB-PVD)    thermal cycling 收稿日期: 2004-12-20      ZTFLH:  TG174.451   服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 陈立强 宫声凯 徐惠彬 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2005/V41/I9/979 [1] Nusier S Q, Newaz G M, Chaudhury Z A. Int J Solid Struct, 2000; 37: 2495 [2] Wang J S, Evans A G. Acta Mater, 1999; 47: 699 [3] Evans A G, Mumm D R, Hutchinson J W, Meier G H, Pettit F S. Progr Mater Sci, 2001; 46: 505 [4] Sohn Y H, Kim J H,Jordan E H, Gell M. Surf Coat Technol, 2001; 146: 70 [5] AH M Y, Nusier S Q, Newaz G M. Int J Solid Struct,2001; 38: 3329 [6] Sfar K, Aktaa J, Munz D. Mater Sci Eng, 2002; A333: 351 [7] Rosier J, Baker M, Volgmann M. Acta Mater, 2001; 49: 3659 [8] Editor Committee of China Aviation Materials Manual. China Aviation Materials Manual. Vol.2, 2nd ed., Beijing: China Standard Press, 2002: 771 (中国航空材料手册编辑委员会．中国航空材料手册．第2卷, 第2版,北京:中国标准出版社, 2002:771) [9] Zhou Y C, Hashida T. Int J Solid Struct, 2001; 38: 4235 [10] Bi X F, Xu H B, Gong S K. Surf Coat Technol, 2000; 130: 122 [11] Xu H B, Gong S K, Zhang Y, Zhang C X. Intermetallics, 2005; 13: 3154 [1] 赵晓峰, 李玲, 张晗, 陆杰. 热障涂层高熵合金粘结层材料研究进展[J]. 金属学报, 2022, 58(4): 503-512. [2] 郭磊, 高远, 叶福兴, 张馨木. 航空发动机热障涂层的CMAS腐蚀行为与防护方法[J]. 金属学报, 2021, 57(9): 1184-1198. [3] 张苏强,赵洪运,舒凤远,王国栋,贺文雄. 焊接热循环对Q315NS钢在H2SO4溶液中腐蚀行为的影响[J]. 金属学报, 2017, 53(7): 808-816. [4] 孙磊,陈明和,张亮,杨帆. Sn-Ag-Cu钎料焊接显微组织演化和性能研究[J]. 金属学报, 2017, 53(5): 615-621. [5] 邓德安, 任森栋, 李索, 张彦斌. 多重热循环和约束条件对P92钢焊接残余应力的影响[J]. 金属学报, 2017, 53(11): 1532-1540. [6] 申造宇,何利民,黄光宏,牟仁德,顾金旺,刘维众. TiAl/Ti3Al超薄多层复合材料的微观结构与力学性能*[J]. 金属学报, 2016, 52(12): 1579-1585. [7] 侯晓光,王恩刚,许秀杰,邓安元,王万林. 弯月面热障涂层方法对结晶器传热及铸坯振痕形貌的影响[J]. 金属学报, 2015, 51(9): 1145-1152. [8] 吴栋, 王鑫, 董文超, 陆善平. 焊接热循环及时效处理对一种Ni-Fe基高温合金的组织和力学性能的影响*[J]. 金属学报, 2014, 50(3): 313-322. [9] 宫文彪,李任伟,李于朋,孙大千,王文权. CeO2/ZrO2-Y2O3纳米结构热障涂层的高温稳定性及耐腐蚀性能[J]. 金属学报, 2013, 49(5): 593-598. [10] 方璐,丁贤飞,张来启,郝国建,林均品. 长期热循环条件下全片层高Nb－TiAl合金显微组织稳定性[J]. 金属学报, 2013, 49(11): 1416-1422. [11] 项建英 陈树海 黄继华 赵兴科 张华. 等离子喷涂La2(Zr0.7Ce0.3)2O7热障涂层的抗热震性能[J]. 金属学报, 2012, 48(8): 965-970. [12] 张转转 胥国祥 武传松. 基于小孔形状的TCS不锈钢激光+GMAW-P复合焊热场模型[J]. 金属学报, 2011, 47(11): 1450-1458. [13] 王晓林 李明雨 王春青. 激光喷射钎料球键合焊点界面组织及其可靠性分析[J]. 金属学报, 2010, 46(9): 1115-1120. [14] 武传松 胥国祥 秦国梁 王旭友 林尚扬. 电弧功率对Laser + GMAW-P复合热源焊热场特征的影响[J]. 金属学报, 2009, 45(8): 1000-1005. [15] 武颖娜; 柯培玲; 孙超; 华伟刚; 王福会; 闻立时 . 爆炸喷涂制备NiCrAlY/NiAl/ZrO2-Y2O3体系热障涂层[J]. 金属学报, 2004, 40(5): 541-545 . Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed