● 摘要
在航空燃气涡轮发动机中，等离子喷涂制备的热障涂层(TBCs)被广泛用于保护工作在高温和高氧化环境下的热端部件。杨氏模量是分析涂层残余应力、结合强度、断裂韧性、裂纹扩展率等特性的一个重要参数。本文结合国内外热障涂层发展与应用的现状，针对我国等离子涂层的工艺技术水平比较高，并有在某型号发动机导向器叶片上应用的实际情况，选用等离子热障涂层为研究对象，开展陶瓷表层杨氏模量测试方法与实现技术的研究，为我国新一代高推重比航空发动机带涂层构件的强度分析与设计提供了材料数据。研究的主要内容如下：1．总结了国内外热障涂层杨氏模量测试的原理与实现技术，通过对比筛选，并考虑到现有的测试条件，选择了弯曲共振法测试热障涂层的杨氏模量。2．根据弯曲共振法的测试原理，设计测试方案，搭建测试平台，该平台能够实现最高温度1300℃材料力学性能测试的能力。3．选用矩形截面梁为基体，以我国现有工艺等离子热障涂层为研究对象，开展了陶瓷表层力学性能的原位测试工作，首次获得了陶瓷表层20℃~1150℃的杨氏模量。4．利用所获得的涂层材料数据，并选择了包括NASA在内的另外两组材料数据对带涂层涡轮导向器叶片进行了热应力的对比分析。5．综合分析了国内外热障涂层损伤测试技术的研究成果，着重对损伤的超声波检测进行了详细的分析与讨论，为今后涂层损伤测试技术的实现奠定了一定的基础。关键词：热障涂层，杨氏模量，共振法，损伤测试
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