然而 ， 导致热障陶瓷层破裂和剥离的应力还没有被完全分析 ， 也没有被完全理解 。
实践表明 ， 界面粗糙化是提高界面结合强度的有效措施 ， 即是提高热障涂层寿命的有效措施 。
然而 ， 界面的粗糙刻画改变了涂层系统中由于热应变失配而导致的残余应力 ， 同时也产生了可以使陶瓷层产生进一步裂纹和最后剥离的应力 。
表面粗糙度是反映表面形貌的重要参数 ， 所以研究表面粗糙度对热障涂层残余 。

48、应力的影响有重要意义 。
轮廓算术平均偏差Ra是最常用的表面粗糙度的评定参数 ， 它既能反映表面的粗糙程度又能客观反映表面微观几何形状的特性 。
用规则的正弦曲线描述界面形貌时 ， 幅值A与Ra存在的比例关系为：A/Ra=1.55 。
常用喷砂处理的基体表面为较粗糙表面 ， Ra的取值范围为3.2-80.0m ， 相应幅值A的取值如表3.2所示 。
表3.2 Ra与A的对应值Ra3.26.41020304050607080A4.969.9215.53146.56277.593108.5124按照表3.2中所列正弦曲线的幅值 ， 保持周期不变来描述基体表面粗糙度的变化 ， 而陶瓷层表面以及陶瓷层与粘结层之间的界面始终用函数表达式：y= 。

49、10sin（2x/200）来描述 。
采用上述加载过程和载荷值进行瞬态分析 ， 研究试样基体的表面粗糙度对涂层的残余应力的影响 。
图3.4(a)显示了在不同表面粗糙度的基体上喷涂热障涂层产生等效应力的最大值分布规律 。
可以发现 ， 等效残余应力随表面粗糙度的增大整体呈增大趋势 。
在Ra=30m附近出现一个极小值 。
虽然基体表面粗糙度越小残余应力越低 ， 但在实际喷涂中要通过粗化基体表面提高涂层的结合强度 。
在Ra=30m时 ， 是否能获得涂层与基体的结合强度最大 ， 还需要通过试验验证 。
一般认为在陶瓷层一侧 ， 垂直于界面的残余拉应力和平行于界面的压应力是导致涂层破坏的主要原因 。
从图3.4(a)可看出：x方向的拉应力随Ra增加变化 。

50、不大 ， 在200MPa附近波动 ， 稍有下降 。
这主要是因为随着基体表面峰值的增加 ， 对x方向应变起到一定的阻碍作用 ， 从而降低了拉应力 。
y方向的拉应力随Ra的值增加 ， 呈逐渐增加趋势 。
从图3.4(b)可看出：随Ra的增加 。
使x方向的压应力在160200MPa之间波动 ， 而y方向的压应力先迅速升高达到最大值(204MPa) ， 之后先降低再升高 。
这说明：当Ra30m时 ， 随着基体表面粗糙度的增大 ， 热障涂层遭破坏的危险性就越大 。
(a)等效应力 (b)压应力图3.3 基体表面粗糙度对残余应力的影响所以运用有限元分析软件模拟计算了双层热障涂层(CoNiCrAlY)制备过程中的温度场和由于不均匀温度场产生的残余应力 ， 计算了 。

51、不同基体表面粗糙度条件下的残余应力分布 。
结果表明：考虑对流载荷的影响 。
瞬态分析的试样温度分布不均匀变化 ， 与实际喷涂过程相近；双层热障涂层的最大残余应力集中在粗糙界面的凸起与凹坑部分：涂层内的等效残余应力随表面粗糙度的增大整体呈增大趋势 ， 在Ra在30m附近时 ， 等效残余应力较小 ， 同时压应力较小 ， 具备制备最佳涂层条件 。
3.1.4 氧化对结合强度的影响涂层高温氧化设备为电炉 ， 选取了700 ， l050两种氧化温度 ， 试验结果表明 ， 粘结层在700时氧化增重非常小 ， 因此可认为该温度下没有发生氧化 。
后面将从结合强度角度分析该温度下是否存在氧化损伤 。
1050下的氧化时间选取0、l0、20、50、l00小时5个点 ， 每 。

52、个点使用3个试样 。
试样加载在CSS-280电液伺服试验机上进行 ， 采用图3.4所示的两种加载方式 ， 为保证结果可靠 ， 加载时要尽量确保两个夹具的同心 。
试验使用的粘结剂为J-47a薄膜胶 ， 其最大拉伸/剪切强度在45Mpa左右 ， 使用时需要将粘结件加热固化 ， 固化条件为120 ， 保持2.5h 。
作用力作用力粘结剂陶瓷层基体基体粘结层（a）拉伸夹具夹具作用力作用力基体粘结剂粘结层陶瓷层（b）剪切图3.4 结合强度测试方法示意图在热障涂层应力分析中正确建立静强度与涂层氧化的关系是它与传统方法的主要区别所在 ， 氧化的影响在寿命预测模型中已经得到体现 ， 并且相关的热循环试验也证明了剩余寿命与氧化的关系 ， 为此借鉴损伤力学的基 。

53、本原理 ， 可以假设涂层的氧化损伤反映在剩余寿命及剩余强度两个变量上 。
热障涂层的界面结合强度不仅是衡量其质量的重要参数 ， 同时也是复合材料中考核界面强度的重要标准之一 ， 从现有条件来看 ， 使用它作为反映剩余强度的参数在理论和工程两方面都具有一定的根据 ， 过去测量结合强度通常只考虑垂直于涂层的法向载荷(拉伸方向)但实际寿命模型及相应的热循环试验 ， 都表明平面内方向(剪切方向)的强度对涂层的影响同样非常重要25 。

稿源：(未知)

【傻大方】网址：/a/2021/0902/0024074193.html

标题：合金|钴基合金上热障涂层的制备及高温性能研究( 八 )