传统断裂力学参量在TBCs界面断裂中的可行性分析

荆洪阳，杨 祯，徐连勇，刘发安

传统断裂力学参量在TBCs界面断裂中的可行性分析

荆洪阳1,2，杨 祯1，徐连勇1,2，刘发安3

(1. 天津大学材料科学与工程学院，天津 300072；2. 天津市现代连接技术重点实验室，天津 300072；3. 中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司，任丘 062552)

通过对TBCs/Q345涂层试样进行拉伸强度测试试验，并结合有限元模拟计算，对复应力强度因子K及J积分用于评定TBCs涂层界面断裂问题的可行性进行了分析．通过采用应力计算法计算涂层界面裂纹的复应力强度因子K，发现在裂纹尖端区域存在一个K主导的弹性区域，可以说明K因子有效，可用于评价脆性涂层的界面断裂问题；而通过有限元方法得到的J积分分布很不均匀，表明J积分不适于评价涂层的界面断裂问题．

涂层；断裂参量；界面裂纹；有限元分析

近年来，热障涂层技术在发动机涡轮叶片的设计中得到越来越广泛的应用，它对提高叶片的耐高温能力以及延长发动机的使用寿命起到了关键的作用．一般地，航空发动机涡轮叶片表面的热障涂层由Y2O3部分稳定的ZrO2(YSZ)陶瓷面层和MCrAlY金属黏接底层两部分组成．但对于多重涂层系统而言，不同涂层之间、涂层与基体的剥离，以及涂层内部开裂是导致整个热障涂层系统失效的主要形式；而提高涂层与基体的结合强度、保证涂层与基体的完整性是构件安全服役的关键．因此，研究热障涂层的断裂行为对于TBCs的失效具有指导意义[1-2]．笔者对采用电子束物理气……