● 摘要
热障涂层隔热技术与先进的单晶涡轮叶片制造技术、有效的冷却技术并称为先进涡轮喷气航空发动机的三大关键技术。为了建立热障涂层结构的强度与寿命分析体系,涂层的热物参数数据的获取是前提条件。结合我国热障涂层技术的发展与应用现状,选取热障涂层陶瓷层热传导率和杨氏模量开展研究,并结合在某型号发动机带涂层导向器叶片上应用的实际情况,对构件进行了温度场与应力场分析,以期为我国热障涂层结构的工程应用奠定理论与实验基础。 首先,总结了热障涂层陶瓷表层的热传导率和杨氏模量的测量方法和实现技术。通过对比筛选,并考虑到现有测试条件的限制,选择了基于涂层微观结构特征—孔隙率的方法来预测热传导率和杨氏模量。 其次,利用SISC—IAS图像分析仪和扫描电镜对5种不同温度下涂层的微观结构进行观测,获得了涂层在不同温度条件下的孔隙率。运用Loeb的预测模型获得了涂层室温至1100℃的热传导率和陶瓷表层800℃至1100℃下的杨氏模量。 最后,采用获得的热物理参数数据对带涂层的涡轮导向器叶片进行温度场和应力场分析,对比分析了由于热传导率和杨氏模量两个参量的不同而导致叶片温度场及应力场的变化规律。
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