冷却方式对等离子喷涂Mo/8YSZ热障涂层残余应力的影响规律研究

来源期刊：中国稀土学报2020年第2期

论文作者：崔艳雨 张啸寒 庞铭

文章页码：196 - 207

关键词：等离子喷涂;热障涂层;冷却方式;残余应力;数值模拟;稀土;

摘    要：为了研究冷却方式对等离子喷涂热障涂层残余应力的影响规律,基于热弹塑性有限元理论,并利用ANSYS有限元软件,建立了等离子喷涂Mo/8YSZ热障涂层的数值模型,模型中考虑了材料不同温度下的热物性参数,研究了在同步冷却和滞后冷却两种冷却方式下喷涂构件残余应力的分布情况及变化趋势。结果表明:伴随着对流换热系数的增加,喷涂构件的最大径向残余拉应力逐渐减小,而最大径向残余压应力呈现先减小后增大的变化趋势;采用空气自然冷却、压缩空气冷却或静水冷却的方式对喷涂构件进行冷却处理时,喷涂构件的最大轴向残余拉应力小于最大轴向残余压应力,当采用循环水冷却时,喷涂构件的轴向残余拉应力大于轴向残余压应力;伴随着滞后冷却时间间隔的增加,喷涂构件的最大轴向残余拉应力增大,最大轴向残余压应力减小,最大径向残余应力与最大剪残余应力的变化不明显;当滞后冷却时间间隔在0～60 s范围时,喷涂构件残余应力影响变化不明显;涂层剥离失效的大概率位置位于相异涂层界面或基体与涂层界面下方0.2～0.4 mm区间范围内,且伴随着滞后冷却时间间隔的增加及对流换热系数的增加,涂层缺陷的萌发位置逐渐向界面边缘转移。通过合理调控等离子喷涂作业的冷却方式,可实现喷涂构件的残余应力合理分布,进一步提升基体与涂层的结合强度。