【技术实现步骤摘要】
一种具有梯度指数的功能梯度热障涂层淬火应力计算方法
本专利技术属于热障涂层
，具体涉及一种具有梯度指数的功能梯度热障涂层淬火应力计算方法。
技术介绍
随着航空燃气发动机向高推重比发展，发动机的燃气进口温度不断提高，燃气轮机叶片服役温度已超过镍基高温合金的极限温度。因此，热障涂层技术被广泛地应用到燃气轮机叶片上来进一步提高航空发动机的工作温度。热障涂层(TBCs)主要由陶瓷层、金属粘结层、高温合金基底、以及在陶瓷层/粘结层界面处形成的热生长氧化层构成。热障涂层系统中各层材料间的热物理性质相差较大，在制备和服役过程中，涂层内部会产生淬火应力和热失配应力，进而在涂层界面处产生应力集中，最终导致涂层剥落失效。功能梯度热障涂层(FG-TBCs)是通过在陶瓷层和金属合金基底之间引入由两种不同材料混合而成的过渡层，来起到缓解涂层界面处应力集中作用的改进型的热障涂层。其中，功能梯度热障涂层沉积制备过程中产生的淬火应力是导致涂层内部应力集中的很重要的因素之一，但是目前还没有理论方法来评价具有梯度指数的功能梯度热障涂层系统制备过程中淬火应力。因此，有必要提出一种涉及梯度指数对功...
【技术保护点】
1.一种具有梯度指数的功能梯度热障涂层淬火应力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：1)、以涂层系统厚度方向为X轴,以基底和粘结层的界面作为Y轴，建立功能梯度热障涂层系统的数学几何模型；2)、针对建立的数学几何模型分别计算用于制备涂层系统的物质A和物质B在功能梯度热障涂层系统制备中产生的淬火应变以及制备涂层系统的两种物质的体积含量：3)、根据物质A和物质B的体积含量以及线性混合规则，计算得到第i层涂层自由变形的淬火应变εq(A+B)‑i；4)、根据在沉积第i层涂层时的受力平衡和变形协调方程，计算得到第i层实际应变εi以及基底和已经沉积完成的从第1层到第i‑1层的整体产生的应变...
【技术特征摘要】
1.一种具有梯度指数的功能梯度热障涂层淬火应力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：1)、以涂层系统厚度方向为X轴,以基底和粘结层的界面作为Y轴，建立功能梯度热障涂层系统的数学几何模型；2)、针对建立的数学几何模型分别计算用于制备涂层系统的物质A和物质B在功能梯度热障涂层系统制备中产生的淬火应变以及制备涂层系统的两种物质的体积含量：3)、根据物质A和物质B的体积含量以及线性混合规则，计算得到第i层涂层自由变形的淬火应变εq(A+B)-i；4)、根据在沉积第i层涂层时的受力平衡和变形协调方程，计算得到第i层实际应变εi以及基底和已经沉积完成的从第1层到第i-1层的整体产生的应变εsub+Σ(i-1)与淬火应变εq(A+B)-i之间的关系；5)、根据步骤3)得到的淬火应变εq(A+B)-i和步骤4)第i层实际应变εi以及基底和已经沉积完成的从第1层到第i-1层的整体产生的应变εsub+Σ(i-1)与淬火应变εq(A+B)-i之间的关系，求得第i层涂层产生的应力Fi；6)、分别计算沉积到第i层时功能梯度热障涂层系统的中性轴δi和抗弯刚度Di，然后根据第i层涂层产生的应力Fi得到沉积到第i层时功能梯度热障涂层系统的曲率差κi-κi-1；7)、根据第i层涂层产生的应力Fi计算沉积到i层时基底底部产生的应力σsub-b-Σi和基底顶部产生的应力σsub-t-Σi；8)、根据第i层时功能梯度热障涂层系统的曲率差κi-κi-1，分别获取第i层产生的应力σi-i和从第i+1层至第n层沉积时对第i层的分担应力最终得到功能梯度热障涂层沉积过程中第i层中产生的淬火应力σqi：2.根据权利要求1所述的一种具有梯度指数的功能梯度热障涂层淬火应力计算方法，其特征在于，制备涂层系统的物质A和物质B的体积含量分别为：式中，xi是第i层中间位置的坐标值；p是梯度指数，h是梯度层的总厚度。3.根据权利要求2所述的一种具有梯度指数的功能梯度热障涂层淬火应力计算方法，其特征在于，物质A和物质B分别产生的淬火应变为：εqA＝αA(TmA-Tsub)εqB＝αB(TmB-Tsub)αA/αB分别代表物质A和物质B的热膨胀胀系数，物质A的熔点为TmA，物质B的熔点为TmB，基底的温度为Tsub。4.根据权利要求3所述的一种具有梯度指数的功能梯...
【专利技术属性】
技术研发人员：李云，杨斌，宋岩，刘斌，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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