热障涂层破坏理论与评价技术

热障涂层是优选航空发动机涡轮叶片等高温部件的关键热防护材料，涂层剥落是巨大的瓶颈，极其复杂的微结构、服役环境与失效行为，给涂层剥落分析的力学理论、实验方法与试验平台带来诸多挑战。本书围绕热力化耦合理论、性能表征与考核评估阐述了热障涂层破坏理论与评估技术。本书分为三篇，共15章。第一篇即第1～6章介绍热障涂层破坏理论，第二篇即第7～12章介绍热障涂层表征技术，第三篇即第13～15章介绍热障涂层评价技术。该书是作者及其团队的系列研究成果，也包括国际国内近期新研究成果的评述。本书不仅适用于热障涂层及相关领域的科研人员，同时也适用于热障涂层研究领域工程技术人员，还适合于材料、力学、机械、检测等领域的博士、硕士研究生及高年级本科生参考。

周益春，西安电子科技大学和湘潭大学，教授，博士，博士生导师，“国家杰出青年科学基金”(2005年)和“重量教学名师”(2006年)获得者。

序
绪论
0.1热障涂层及其制备方法
0.1.1热障涂层材料与结构
0.1.2热障涂层制备方法
0.2热障涂层剥落失效及其主要因素
0.2.1热障涂层服役环境
0.2.2热障涂层剥落失效及其主要因素
0.3热障涂层失效对固体力学的需求与挑战
0.3.1热障涂层失效对固体力学的需求
0.3.2热障涂层失效对固体力学的挑战
0.4内容概述
参考文献
第一篇热障涂层破坏理论
第1章热障涂层热力化耦合的基本理论框架
1.1连续介质力学
1.2基于小变形的热力化耦合理论框架
1.2.1基于小变形的应变与应力度量
1.2.2基于小变形的应力应变本构关系
1.2.3基于小变形的热力耦合本构理论
1.2.4基于小变形的热力化耦合本构理论
1.3基于大变形的热力化耦合理论框架
1.3.1运动学描述
1.3.2应力应变度量
1.3.3质量守恒方程与力平衡方程
1.3.4基于大变形的热力耦合本构理论
1.3.5基于大变形的热力化耦合本构理论
1.4总结与展望
参考文献
第2章涡轮叶片热障涂层非线性有限元
2.1有限元分析原理
2.1.1泛函变分原理
2.1.2Eulerian格式的弱形式
2.1.3Eulerian格式的有限元离散
2.1.4Lagrangian格式弱形式
2.1.5Lagrangian格式有限元离散
2.1.6自适应网格弱形式
2.1.7初始条件和边界条件
2.2涡轮叶片热障涂层有限元建模
2.2.1涡轮叶片几何特征
2.2.2涡轮叶片参数化建模
2.3涡轮叶片网格划分
2.3.1非结构化网格划分
2.3.2涡轮叶片结构化网格
2.4图像有限元建模
2.4.1图像有限元方法
2.4.2二维TGO界面模型建立方法
2.4.3多孔陶瓷层建模方法
2.4.4三维TGO界面模型建立方法
2.5总结与展望
参考文献
第3章热障涂层界面氧化的几何非线性理论
3.1界面氧化现象及失效
3.1.1界面氧化特征及规律
3.1.2界面氧化诱导的应力场
3.1.3界面氧化诱导涂层的剥落
3.2基于扩散反应的TGO生长模型
3.2.1控制方程
3.2.2有限元模拟
3.3热障涂层界面氧化的热力化耦合解析模型
3.3.1界面氧化热力化耦合生长解析模型
3.3.2界面氧化热力化耦合生长本构关系
3.3.3界面氧化热力化耦合生长规律与机制分析
3.4总结与展望
参考文献
第4章热障涂层界面氧化物理非线性的耦合生长与破坏
4.1热障涂层界面氧化的物理非线性热力化耦合生长模型
4.1.1模型框架
4.1.2数值实施
4.1.3结果和讨论
4.1.4界面氧化耦合解析模型
4.1.5与实验结果的对比
4.2内聚力模型和相场模型一体化的界面氧化失效理论
4.2.1内聚力模型和相场模型一体化的模型框架
4.2.2相场模型简介
4.2.3相场裂纹相互作用的内聚力模型简介
4.2.4数值实施
4.2.5结果和讨论
4.3总结与展望
4.3.1总结
4.3.2展望
参考文献
第5章热障涂层CMAS腐蚀的热力化耦合理论
5.1熔融CMAS的渗透及其关键影响因素的关联分析
5.1.1EB-PVD热障涂层熔融CMAS渗入深度的理论模型
5.1.2EB-PVD热障涂层中熔融CMAS渗入深度及影响因素实验
5.1.3EB-PVD热障涂层CMAS渗入深度及影响因素
5.1.4APS热障涂层中CMAS熔融物的渗透
5.2受腐蚀涂层的微结构演变、变形与成分流失
5.2.1涂层微观结构演变与变形
5.2.2CMAS渗透与腐蚀热障涂层的热力化耦合理论
5.2.3CMAS腐蚀热障涂层Y元素分布规律的定量表征
5.3CMAS腐蚀涂层过程中相结构表征与相场理论
5.3.1涂层相结构演变的XRD表征
5.3.2涂层微观结构演变的透射电镜表征
5.3.3降温过程受腐蚀涂层的热力化耦合相变理论
5.4总结与展望
参考文献
第6章热障涂层的冲蚀失效机理
6.1热障涂层的冲蚀失效现象
6.1.1热障涂层失效现象
6.1.2热障涂层冲蚀率
6.1.3各种涂层冲蚀性能的比较
6.1.4热障涂层冲蚀性能的一般规律
6.2典型热障涂层的冲蚀失效模式
6.2.1EB-PVD热障涂层的冲蚀失效模式
6.2.2APS热障涂层的冲蚀失效模式
6.2.3PS-PVD热障涂层的冲蚀失效模式
6.2.4热障涂层的CMAS冲蚀失效
6.2.5影响热障涂层冲蚀性能的因素
6.3热障涂层冲蚀参数关联的数值模拟
6.3.1量纲分析理论
6.3.2热障涂层冲蚀的量纲分析
6.3.3冲蚀参数关联的数值模拟分析
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