2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、熱障涂層(thermalbarriercoatings,TBCs)具有隔熱性能優(yōu)異、抗腐蝕等特點,已在飛機(jī)渦輪發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等高溫工作條件的部件中獲得廣泛應(yīng)用,然而在工作時常常受到玻璃態(tài)物質(zhì)(CaO-MgO-Al2O3-SiO2,CMAS)的影響。本文主要研究了高溫下CMAS導(dǎo)致氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯(YSZ)熱障涂層開裂以及失效的機(jī)制,重點研究了CMAS與YSZ反應(yīng)作用機(jī)理。
  為了更好地描述CMAS對TBCs應(yīng)力場的影響,本文

2、采用ANSYS有限元的方法,對應(yīng)力場及位移場進(jìn)行模擬分析,模擬結(jié)果表明,CMAS在高溫下由固態(tài)變?yōu)槿廴跔顟B(tài),其進(jìn)入TBCs的孔隙中,當(dāng)溫度驟降后,CMAS凝固到縫隙中,由于熱膨脹系數(shù)的不同,導(dǎo)致涂層中存在巨大的拉應(yīng)力,當(dāng)裂紋為非均勻分布時其應(yīng)力場分布不均勻,同時產(chǎn)生較大的剪切應(yīng)力,當(dāng)應(yīng)力達(dá)到材料屈服極限時將產(chǎn)生裂紋,同時將所得結(jié)果和試驗結(jié)果相比較,結(jié)果也顯示二者結(jié)果相似。
  針對CMAS侵蝕導(dǎo)致YSZ熱障涂層失效的研究,分別采用

3、涂敷和混合燒結(jié)兩種方式展現(xiàn)CMAS與YSZ的反應(yīng)作用,涂敷方式進(jìn)行了YSZ基體材料的不同、基體燒結(jié)溫度的不同、CMAS成分的不同和整體燒結(jié)溫度的不同四個方面的研究,混合燒結(jié)方式進(jìn)行了燒結(jié)溫度不同和CMAS所占比例不同兩個方面的研究,最終采用掃面電鏡、能譜儀和X射線衍射等技術(shù)進(jìn)行分析測試,從而對CMAS致使YSZ開裂剝落的作用關(guān)系進(jìn)行了研究。
  實驗結(jié)果表明,CMAS高溫下融化進(jìn)入YSZ晶粒間的空隙中,由于熱膨脹系數(shù)、比熱容、泊松

4、比等物理參數(shù)的差異產(chǎn)生熱應(yīng)力,在冷卻后會引起YSZ開裂。YSZ不僅會由CMAS的熱機(jī)械作用發(fā)生斷裂,而且兩者會在YSZ表面形成一個化學(xué)反應(yīng)區(qū),裂紋也主要產(chǎn)生在這個區(qū)域。制備工藝相同,YSZ中Y元素的含量不同時,在CMAS的作用下都會造成YSZ基體中出現(xiàn)貧Y區(qū)域,此區(qū)域會加速YSZ的劣化,產(chǎn)生相變,相變導(dǎo)致體積的變化并引起剪切應(yīng)力增大,導(dǎo)致YSZ開裂;1500℃燒結(jié)的基體要比1300℃燒結(jié)的YSZ致密,CMAS進(jìn)入YSZ量就少,對于YSZ

5、的損傷較小;實際沙塵要比配制CMAS對YSZ的侵蝕更為明顯,由于兩者的主要成分相似,所以發(fā)生的反應(yīng)作用機(jī)制也相似;CMAS與YSZ發(fā)生相互作用,1350℃要比1240℃的反應(yīng)劇烈,溫度越高,發(fā)生相變以及產(chǎn)生熱化學(xué)作用的可能性就越大,CMAS對YSZ的侵蝕也越嚴(yán)重。CMAS在高溫下會與YSZ產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),主要是與CMAS中Si和Ca兩元素的擴(kuò)散有關(guān),與YSZ中的ZrO2生成Ca-O-Zr化合物以及Si-O-Zr化合物,會造成元素擴(kuò)散,形成

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