基于RVM表征热障涂层孔隙率与孔隙形貌对超声纵波声速的影响-论文.pdf

《基于RVM表征热障涂层孔隙率与孔隙形貌对超声纵波声速的影响-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、86材料工程／2014年5期基于RVM表征热障涂层孔隙率与孔隙形貌对超声纵波声速的影响CharacterizationofUltrasonicLongitudinalVelocityEvolutioninTBCswithDifferentPorosityandVoidMorphologyBasedonRandomVoidModel马志远，罗忠兵，林莉2(1大连理工大学无损检测研究所，辽宁大连116085；2船舶制造国家工程研究中心，辽宁大连1l6085)MAZhi—yuan．LUOZhong—bing。

2、LINLi’(1NDT&ELaboratory，DalianUniversityofTechnology，Dalian116085，Liaoning，China；2NationalEngineeringResearchCenterofShipbuilding，Dalian116085，Liaoning，China)摘要：依据由电子束物理气相沉积法(ElectronBeamPhysicalVaporDeposition，EB—PVD)制备的ZrO2—7(质量分数)Y。o。(YttriaStabilizat

3、ionZirconia，YSZ)涂层显微分析结果，采用统计学方法和随机介质理论建立了涂层的随机孑L隙模型。针对孔隙率分别为0，5，10且具有不同孑L隙形貌的涂层模拟结果，采用数值计算方法得到不同孔隙率及孔隙形貌差异引起的纵波声速变化。结果表明：含孑L隙涂层纵波声速明显减小，与致密涂层相比，孔隙率为5和1O的YSZ涂层，纵波声速分别减小14．4和23．9。此外，孔隙率恒定时，孔隙形貌变化也会引起超声纵波速度波动，对于孔隙率5和1O的涂层，声速波动分别为5．0和6．8，该模拟计算结果与对应孔隙率的实验测量结

4、果5．9和7．5是相当的。关键词：热障涂层；孔隙率；孑L隙形貌；纵波声速；随机孔隙模型doi：10．11868／j．issn．1001—4381．2014．05．015中图分类号：TB52文献标识码：A文章编号：1001-4381(2014)05—0086-05Abstract：Todescribethenon-uniformmicrostructureofZrO2—7(massfraction)Y203depositedbyEB-PVD，anovelYSZrandomvoidmodel(RVM)was

5、proposedbasedontherandommediatheoryandstatisticalanalysismethod．TheultrasonictestingofYSZcoatings，whoseporositieswere0，5and10，respectively，weresimulatedwithfinitedifferencetimedomain(FDTD)method．Thevariationofthelongitudinalwavevelocitycausedbytheporosit

6、yandvoidmorphologywasanalyzed．ResultsshowthatthevelocitydecreaseswiththeincreaseofporositiesinYSZcoatings．Inthecaseof5and10porosity，thedecreasedvaluesare14．4％and23．9，respectively，comparedwiththatofthedensecoating．Furthermore，thecorrespondingvelocityfluct

7、uationscausedbythedifferenceofvoidmorphologyare5％and6．89／5，respectively，whichmatchwith5．9and7．59／6ofexperimentalresults．Keywords：TBCs；porosity；voidmorphology；ultrasoniclongitudinalvelocity；RVM热障涂层内部的微孔隙和微裂纹是影响涂层物超声表征带来很大困难。对涂层进行物理建模并借助理、力学、隔热以及抗氧化等性能的重要因

8、素_】]。利数值计算方法开展研究工作是一种行之有效的途径。用超声无损方法对这些微结构进行定量表征和评价已然而，由于涂层内部孔隙形貌复杂，目前研究中采用球成为涂层应用及材料无损检测领域的热点和难点问形、椭球形或硬币形等规则形貌构建的模型与实际孔题。研究表明，随着涂层孑L隙率的提高，超声纵波声速隙形貌不符，导致材料性能预测结果出现较大误降低、衰减系数随之增大“]。但由于涂层本身的非差]。因此，建立能够真实反映TBCs内部孔隙真均质性以及微观组织