局部法评定TBCs／Q345系统界面断裂行为

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1、局部法评定TBCs／Q345系统界面断裂行为ResearchonInterfaceFractureBehaviorofTBCs／Q345SystemBasedonLocalApproach(教育部博士点基金新教师资助项目)(项目编号：20070056096)(天津市自然科学基金资助项目)(项目编号：08JCYBJC09100)学科专业：材料加工工程研究生：姚学全指导教师：荆洪阳教授天津大学材料科学与工程学院二零一零年六月0◆L独创性声明lIILllIIIIII111111IIIY1925623本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作

2、和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨鲞盘鲎或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：列K学金签字日期：2咖年刍月?f日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解墨壅盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权墨鲞态堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。

3、(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：匀b噌令签字日期：pJ。年f月卅日导师签名：掏J谚伽，L签字日期：3"17／U，∥．少／●摘要热障涂层(TBCs)是目前最先进的高温防护涂层之一，可使高温燃气和工作基体金属部件之间产生很大的温降，从而延长热机零件寿命、提高热机热效率。所以研究涂层与基体之间的结合强度的则具有重要意义。本文从探讨涂层／基体系统界面结构完整性评定的方法出发，研究了涂层与基体间的断裂参量以及基于局部法评定涂层系统的界面断裂行为等问题。通过改进的拉伸试验法，得到了两种含有不同预制裂纹尺寸的TBCs／Q345涂层系统的

4、界面临界断裂载荷Pc。结合有限元分析，获得界面断裂时裂纹尖端的应力应变场，并利用界面复应力强度因子的定义计算了TBCs／Q345界面裂纹的K。结果表明，拉伸载荷主导界面裂纹尖端附近区域，并且拉伸效果远大于剪切效果。研究发现试样的界面裂纹尖端附近存在K主导区，即K有效。利用ABAQUS有限元分析软件，计算了八个带预制硬币状裂纹的试样发生界面断裂时的，积分值，发现八个试样发生界面断裂时的，积分值分散很大。表明使用传统单一断裂参量-，积分来评价界面断裂是不合适的。利用两种拉伸试样的界面结合强度的实验数据，用局部法分析TBCs／Q345系统的界面断裂行为。

5、发现含有不同裂纹尺寸形式的试样发生界面断裂时，在相同的断裂概率下其威布尔应力基本相同，并基于局部法由一种预制裂纹尺寸试样的试验结果成功预测了含有另一种不同裂纹尺寸试样的断裂数据分布，结果说明局部法可以用来描述界面断裂行为，并可应用在界面完整性评定中。关键词：热障涂层；界面裂纹；局部法；威布尔参数；威布尔应力●ABSTRACTTBCs(ThermalBarrierCoatings)isoneofthemostadvancedhightemperatureprotectivecoatings,whichcanproducelargetemperatur

6、edropbetweenhigh—temperaturegasandthemetalpartsasthematrix，UsingTBCscanlengthentheirservicelivesandmakethemachinemoreeffective．SotheunionintensitybetweencoatingsandmatrixhasbecomeoneofmostimportantstandardsintheapplicabilityofTBCS．Thispaperbeginswiththemethodofassessingtheinte

7、grityofcoating／substratesystem．Inthispaper,interfacefractureparametersofcoating／substratesystemandevaluationoftheinterfacefracturebehaviorbasedonLocalApproachhadbeenstudied．Bymeansofimprovedtensiletestmethod，thecriticalinterfacefractureloads(Pc)ofthecoatingssystemwithtWOdiffer

8、entprefabricatedcracksizewereobtained．Forthepurposeofgettings