热障涂层强度理论与检测技术

关于燃气轮机热障涂层制备原理与强度理论。阐明热障涂层（TBC）中热生长氧化层（TGO）的形成与生长机理。从实验和数值研究上给出TGO结构特征对TBC强度和寿命的影响规律，给出高热障长寿命TBC的创新设计与制备方法。给出电磁超声TBC界面裂纹和多频涡流陶瓷层厚度无损检测方法。

第1章热障涂层系统
1.1热障涂层系统的基本结构
1.2热障涂层制备方法
1.2.1等离子喷涂技术
1.2.2超音速火焰喷涂（HVOF）技术
1.2.3冷喷涂（CS）技术
1.2.4电子束物理气相沉积（EB-PVD）技术
1.2.5等离子喷涂物理气相沉积（PS-PVD）技术
1.3热障涂层系统失效模式
1.3.1等离子喷涂热障涂层的典型失效模式
1.3.2电子束物理气相沉积热障涂层的典型失效模式
参考文献
第2章热障涂层系统的高温氧化行为
2.1金属氧化热力学
2.1.1金属氧化热力学判据
2.1.2表面氧化物自由能
2.1.3各种金属和氧化物的体积比（PBR）
2.2热生长氧化物（TGO）的形成与生长
2.2.1热生长氧化物的结构
2.2.2尖晶石氧化物的生长
2.2.3Al2O3结构对TGO生长的影响
2.3不同方法制备的MCrAlY粘结层的高温氧化及TGO生长
2.3.1APS喷涂粘结层的高温氧化及TGO生长
2.3.2LPPS和VPS喷涂粘结层的高温氧化及TGO生长
2.3.3HVOF粘结层的高温氧化及TGO生长
2.3.4CGDS或CS粘结层的高温氧化及TGO生长
2.3.5常用合金粘结层制备工艺的比较
2.3.6TBC的预氧化处理
2.3.7EB-PVD粘结层的高温氧化及TGO生长
2.4超音速等离子喷涂MCrAlY粘结层的TGo生长
2.4.1超音速等离子喷涂简介
2.4.2超音速等离子喷涂MCrAlY粘结层
2.4.3热震过程中MCrAIY粘结层的TGO生长
2.4.4恒温氧化过程中MCrAlY粘结层的TGO生长规律
2.5热障涂层系统失效模型
2.5.1Al耗尽模型
2.5.2Al2O3膜耗尽模型
2.6小结
参考文献
第3章热障涂层制备过程中的热应力
3.1热障涂层系统中的热应力
3.2热障涂层系统制备过程中热应力的理论模型
3.2.1Stoney公式
3.2.2多层梁模型
3.3热障涂层系统制备过程各个阶段的热应力
3.3.1分析模型
3.3.2TBCs制备过程中各个阶段的热应力
3.4热障涂层系统冷却过程中的热应力
3.4.1分析模型与方法
3.4.2热障涂层系统在制备过程中冷却阶段的热应力
3.5喷涂速度和对流换热对TBC制备过程冷却阶段热应力的影响
3.5.1分析模型及问题的解
3.5.2实时热应力演化
3.5.3喷涂速度对热应力的影响
3.5.4陶瓷层表面与外界环境间的对流换热的影响
3.6小结
参考文献
第4章热障涂层系统中的热生长应力
4.1TGO高温生长应力及其影响因素
4.2TGO生长应力的率无关理论
4.2.1夹杂模型弹性解
4.2.2球对称模型基本方程及其弹塑性解
4.2.3其他模型
4.3凸形TGO局部应力
4.4凹形TGO局部应力
4.5TGO生长应力的演化
4.5.1TGO生长局部应力演化模型
4.5.2局部应力演化基本特征
4.5.3其他理论模型
4.6TGO生长应力的有限元数值分析
4.6.1TGO生长局部应力演化
4.6.2TGO层蠕变影响
4.7TGO生长应力的热-力-化学耦合分析
4.8TGO生长应力诱发的微裂纹萌生机制
4.8.1凸形TGO附近微裂纹的萌生机制
4.8.2凹形TGO附近微裂纹的萌生机制
4.8.3凸凹形TGO连接区域微裂纹的萌生与会聚
4.9小结
参考文献
第5章热障涂层系统中的裂纹问题
5.1热障涂层中的裂纹形式
5.2热障涂层中的表面裂纹
5.2.1表面裂纹模型
5.2.2表面裂纹密度的影响
5.2.3曲界面形貌的影响
5.2.4底层约束的效应
5.2.5TGO生长的影响
5.3热障涂层中的界面裂纹
5.3.1界面裂纹模型
5.3.2界面裂纹能量释放率
5.3.3混合氧化物致界面脱粘
5.3.4TGO蠕变的影响
5.3.5界面多裂纹问题
5.4热障涂层中的表／界面裂纹间的竞争
5.4.1裂纹扩展路径选择判据
5.4.2材料失配的影响
5.4.3表面裂纹间距对界面裂纹的影响
5.5小结
参考文献
第6章梯度热障涂层中的裂纹问题
6.1梯度涂层结构的基本概念
6.2热障涂层新材料体系
6.2.1稀土锆酸盐
6.2.2六铝酸盐
6.2.3钙钛矿
6.3双陶瓷涂层热障涂层系统制备过程中的热应力
6.3.1模型建立
6.3.2数值分析
6.3.3DCL-TBCs系统制备过程中产生的热应力
6.3.1总的热应力
6.3.5预热处理的影响
6.3.6YSZ与LZ层厚度比的影响
6.4层级热障涂层中的裂纹问题
6.4.1双陶瓷层热障涂层中的表面裂纹
6.4.2双陶瓷层热障涂层中的界面裂纹
6.4.3双陶瓷层热障涂层失效模式
6.4.4双陶瓷层热障涂层失效的影响参数分析
6.5小结
参考文献
……
第7章热障涂层系统的烧结与冲蚀损伤
第8章热障涂层强度评价
第9章热障涂层定量无损检测技术
附录A计算断裂力学方法简介
索引