题目：热障涂层损伤检测及残余应力测定

热障涂层被广泛的应用于航空发动机及其它动力机械的热端部件上，它能够有效的降低金属基体的温度以提高部件的使用寿命。然而在使用过程中，热障涂层通常由于陶瓷层的脱落发生失效。针对航空领域高安全性、高可靠性的要求，热障涂层损伤检测及制备残余应力的测定就成为研究的热点问题。本文以等离子热障涂层作为研究对象，开展涂层缺陷的无损检测研究及残余应力的实验测定工作，为未来热障涂层的应用和研究提供参考。首先，利用X射线探伤仪开展等离子热障涂层损伤检测工作，通过预置裂纹方法验证该方法的可行性；开展热障涂层高温氧化实验，分别使用X射线探伤仪和扫描电镜依次观测涂层内部裂纹及孔洞的变化。接着，利用X射线衍射法（XRD）测量了不同表层厚度的热障涂层表层残余应力，并针对表层厚度对于残余应力的影响加以分析；同时，采用云纹钻孔法测定了热障涂层基体的残余应力。其次，利用传热学等相关知识推导出典型结构热障涂层残余应力计算公式，并计算残余应力大小；采用有限元方法（FEM）模拟了不同表层厚度的热障涂层残余应力的产生过程并计算其大小；通过对比XRD法测量的表层应力值，反推出热障涂层零应力状态对应的温度：陶瓷层厚度250μm为625℃，300μm为630℃，350μm为630℃。最后，开展带等离子热障涂层涡轮转子叶片的温度场及应力应变分析。并针对考核点分析其法向应力和应变随温度载荷变化的趋势。