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强流脉冲电子束对热障涂层表面封装的数值模拟  
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【英文题名】 Numerical Simulation of Thermal Barrier Coatings Surface Sealed by High-current Pulsed Electron Beam
【作者】 曲伟;
【导师】 秦颖;
【学位授予单位】 大连理工大学;
【学科专业名称】 凝聚态物理
【学位年度】 2011
【论文级别】 硕士
【网络出版投稿人】 大连理工大学
【网络出版投稿时间】 2011-07-30
【基金】 国家自然科学;
【关键词】 热障涂层; 强流脉冲电子束; 温度场和应力场; 数值模拟;
【英文关键词】 Thermal barrier coatings; high-current pulse electron beam; temperature and stress fields; numerical simulation;
【中文摘要】 热障涂层具有极低的热导率和高温抗氧化、抗腐蚀和耐磨损等性能,为涡轮发动机的高温部件材料提供热绝缘,提高工作效率并延长服役寿命。典型的热障涂层主要由陶瓷层,粘结层,热生长氧化层和高温合金组成。目前,服役过程中热障涂层过早散裂导致的失效是人们关注的主要问题。对于电子束物理气相沉积制备的陶瓷涂层,研究表明：柱状晶间的孔隙为外界氧气的进入和自身氧离子扩散提供通道,陶瓷层和粘结层的热物理参数不匹配以及金属被氧化是导致热障涂层失效的主要原因。隔绝外界氧气的进入是改进涂层性能的有效手段之一,而强流脉冲电子束正是这种有效的表面改性技术。电子束处理后的陶瓷层表面变得光滑致密,能有效隔离外界氧气的进入同时降低热传导率,从而提高热障涂层的物理和化学性能。然而,电子束与陶瓷层表面相互作用是极其复杂的瞬态过程,伴随着温度场和应力场的耦合。为了寻求合理的工艺参数和理解电子束与非金属材料相互作用的物理机制,利用数值模拟进行机理的研究是很有必要的。 本文通过数值模拟研究电子束轰击陶瓷层表面引起的温度场和应力场,给出了封装层厚度与能量密度和脉冲时间之间的关系,给出了实验参数选择范围进而为实验提供理论指导。本文主要是温度场的模拟,采用...
【英文摘要】 Thermal Barrier Coatings (TBCs) are used as thermal insulation and thermal protection for high-temperature components of aircraft engines and gas turbines due to theirs low thermal conductivity, antioxidation, anticorrosion and wear resistant properties, which enhance efficiency and prolong service lifetime. A typical TBC consist of an ZrO2 ceramic top-coat, NiCoCrAlY bond coat, a thermally grown oxide layer and the superalloy substrate. At present premature spallation-failure of TBCs during service has bee...
【更新日期】 2011-08-24

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