等离子喷涂热障涂层中应力分布的有限元模拟

采用热弹性有限元方法研究了热载荷条件下由数值模拟方法生成的热障涂层冷却至室温后的应力分布,分析了热生长氧化物(TGO)层及其厚度对热障涂层应力分布的影响,并与文献的试验结果进行了对比。结果表明:不含TGO层的热障涂层,陶瓷层和粘结层的凸起处为拉应力,凹陷处为压应力;TGO层形成后,陶瓷层凸起处表现为压应力,凹陷处表现为拉应力;界面附近的陶瓷层在TGO层达到一定厚度时出现应力反转现象,且该现象的出现随着界面粗糙度的增大而延迟;模拟预测的应力与文献报道的结果相近,证明了模拟结果的正确性。     

EB-PVD热障涂层TGO三维结构分析

热生长氧化物(TGO)的厚度及形貌是影响热障涂层热应力的关键因素。首先开展了电子束物理气相沉积(EB-PVD)热障涂层1 050℃恒温氧化实验,采用聚焦离子束-扫描电子显微镜(FIB-SEM)实现了EB-PVD热障涂层三维成像,获得了576幅热障涂层高温氧化48 h后的SEM图像;其次,通过EB-PVD热障涂层三维结构的分割与提取,得到了真实TGO三维结构和柱间孔隙三维分布,实现了TGO层的厚度测量;最后建立了基于TGO三维结构和柱间孔隙三维分布的EB-PVD热障涂层有限元热应力分析模型,分析了真实TGO三维结构和柱间孔隙三维分布对EB-PVD热障涂层热应力的影响。结果表明,TGO层的平均厚度为2.37μm,有限元模型中最大拉应力为403 MPa,最大压应力为-282 MPa,最大拉应力与最大压应力均出现在陶瓷层中的柱间孔隙处。     

含抗氧化夹层热障涂层界面应力特性的研究

通过喷涂等工艺技术,在热障涂层粘结层和陶瓷层之间预制Al2O3夹层,能有效抑制热障涂层高温不规则氧化生长及其所导致的失效.但是,预制的Al2O3夹层又会导致热障涂层界面应力场重新分布.文中针对热障涂层界面三维形貌特征,利用弹性理论中的空心球模型,考虑陶瓷层(ZrO2层)、夹层(Al2O3层)、氧化层(thermally grown oxide, TGO)及粘结层(bondcoat, BC),建立三维四层球模型的理论分析,并推演出相应的应力解析式.文中通过凹凸两种界面形貌下抗氧化夹层的算例分析,表明以上分析方法能有效模拟夹层对热障涂层界面应力分布规律的影响.     

热障涂层系统中TGO应力生成的数值模拟

采用有限元分析软件ABAQUS对热障涂层系统中TGO的应力生成进行了数值模拟.基于实验测得的TGO生成厚度和材料性能参数,研究了热氧化循环载荷中TGO应力产生的机理和影响因素,验证了材料属性转化方法模拟TGO生成过程的有效性.结果表明,热膨胀系数差异和TGO高温生长是导致TGO应力产生的主要原因,TGO厚度的增加导致了外层TGO中拉伸应力的产生,随着厚度的增加该应力逐渐增大.当TGO达到某一厚度时,该应力保持恒定.     

热障涂层在多次热循环作用下残余应力的模拟

采用热弹塑性有限元方法,对热障涂层多次热循环降温过程中由于热梯度和材料参数不匹配而产生的残余应力进行了数值模拟,分析了平面和曲面的界面形貌对界面残余应力的影响.结果表明,在相同材料参数情况下,陶瓷层与粘接层的界面形状对残余应力及结构稳定状态有显著的影响,凹凸不平的界面将会使界面残余应力发生突变,不利于增强界面结合强度和涂层结构的热稳定性.该结果对分析涂层寿命及失效机制有指导意义.     

等离子喷涂8YSZ热障涂层隔热效果及内应力演变有限元模拟

采用等离子喷涂法制备质量分数8%氧化钇稳定氧化锆(8YSZ)热障涂层，并进行隔热和热震循环试验；构建简易有限元模型对热障涂层的隔热性能和热震循环中的内应力演变进行模拟，并对破坏机理进行分析。结果表明：模拟得到热障涂层的隔热温度在167.60～262.22℃,隔热效果良好，与试验结果的相对误差在10%以内；热障涂层的隔热效果随厚度增加而增强；热震循环产生的应力在涂层的界面边缘处集中，与试验得到的在涂层边缘处出现裂纹和脱落并逐渐延伸至中心的失效方式相吻合；随涂层厚度增加，热震循环升温和降温后的应力增大。     

温度梯度对热障涂层影响的模拟

采用热弹塑性有限元法,对热障涂层在不同温度梯度作用的过程中,由于材料系数不匹配而引起的应力和位移进行了模拟分析.结果表明,等效应力的大小随温度梯度的大小单调递减;界面最大位移随温度梯度单调递增.同时也发现,模型在不同温度梯度下存在一个最小位移;当材料属性和载荷一定时,将存在一个最佳涂层厚度,使得涂层总的位移最小.该结果对分析涂层寿命及失效机制有指导意义.     

基于声发射技术的热障涂层拉伸失效模式研究

热障涂层是一种典型的脆性、非均质、多层结构的材料。服役过程中受热-力载荷的作用,将会导致涂层过早的剥落失效,其主要的失效形式为陶瓷层开裂和界面剥落失效。热障涂层的失效主要是微裂纹萌生、扩展及连通导致。利用声发射技术结合微观形貌观察,研究了拉伸载荷下热障涂层的失效过程,并识别热障涂层裂纹损伤模式。根据不同载荷下的微观形貌观察,研究拉伸载荷下热障涂层的失效过程;利用声发射特征参数分析法(如声发射事件数、幅值),将热障涂层的失效过程分为几个不同阶段,并结合形貌观察,建立声发射特征参数与裂纹损伤失效信息之间的联系;利用快速傅里叶变换(Fast Fourier transform,FFT)识别热障涂层的损伤模式。结果表明:热障涂层拉伸失效过程为裂纹首先在陶瓷层表面萌生,随后向陶瓷层/粘结层的界面处扩展,到达界面后,裂纹将沿着界面生长与扩展,最终导致热障涂层分层剥落;将热障涂层的失效过程分为四个阶段;频谱分析结果表明基体频率成分大约在0.020MHz,表面裂纹的频率成分在0.20～0.25MHz,界面裂纹的频率成分在0.15～0.20MHz。     

热循环下热障涂层结构不稳定性的数值模拟

针对多次热循环工作条件下热障涂层的结构不稳定问题,采用热弹塑性有限元方法,对不规则界面形貌的涂层结构进行安定性分析.分析了不同的BC层屈服强度对涂层循环不稳定性的影响.结果表明,在温度场和界面形貌相同的条件下BC的屈服强度决定系统的稳定性.该结果对分析涂层体寿命及失效机制有指导意义.     

热障涂层抗氧化夹层界面残余应力分析

通过喷涂等工艺预制的Al2O3夹层能有效抑制热障涂层高温不规则氧化生长及其所导致的失效.但是,预制的Al2O3夹层又会导致其界面应力重新分布.针对热障涂层界面三维形貌特征,考虑陶瓷层(ZrO2层)、夹层(Al2O3层)、氧化层及粘结层,建立了三维四层球模型,并推导出相应的应力解析式.凹凸两种界面形貌下抗氧化夹层的算例分析表明,抗氧化夹层厚度对热障涂层界面残余应力分布规律有很大的影响.     

奶牛过瘤胃液中氨基酸的研究进展

本文综述了奶牛过瘤胃液氨基酸的概念、分类、检测方法、应用效果、影响因素及存在的问题和应用前景     

Quantitative measurements in in situ straining experiments in transmission electron microscopy

Several examples of recent studies by in situ straining experiments in a transmission electron microscope performed in the Toulouse group (France) are presented. In particular, quantitative measurements of the features of the dislocation motion are described. These examples deal with individual or collective propagation of dislocations, which are submitted to various types of obstacle. Different metallic materials are investigated: magnesium, intermetallics, aluminium alloys and γ phase of a superalloy.     

“中国制造”的发展趋势

<正>"中国制造"成为了眼下一大热门话题。近期相关媒体采访了几位我国著名的品牌问题研究专家,聆听专家们对我国目前品牌产品发展现状和未来发展的看法与建议。本刊将专家的观点经整理提供给大家,希望能对企业有所帮助。     

Some recent progress in microtribology in Japan

The micro in the word of microtribology is defined as science and engineering supported by modern physics and chemistry. In the engineering area, the ultimate goal of microtribology is to create practical zero-wear devices. The importance of microtribology was recognized by Japanese scientists and engineers in the latter half of the 1980s, and much progress has been made in microtribological studies of mechanisms of friction, lubrication with very thin liquid films, and microwear processes.     

我国拖拉机标准回顾与展望

我国的拖拉机生产从20世纪50年代后期引进国外样机开始。经历了前期仿制、自行研制、技术引进和自主开发几个阶段。拖拉机标准也随之蓬勃发展。经过50多年的发展,我国拖拉机行业已形成以全国拖拉机标准化技术委员会为基本活动单元的行业标准化工作体系。目前我国有关拖拉机的各类标准总计210项。其中国家标准114项,机械行业标准93项。其他行业标准三项。在与拖拉机有关的88项国际标准中。修改或等同采用国际标准及国外先进标准58项。国际标准的转化率达65．9％。本期,我们特邀全国拖拉机标准化技术委员会秘书长尚项绳、中国农业机械学会拖拉机学会陈英超、江苏常发集团农业装备公司品质部长廖汉平、常州东风农机集团有限公司质量总师苏东林对拖拉机行业及标准发展．以及企业自身建设做详细介绍。     

有限元分析网格划分的关键技巧

从灵活确定网格参数、有机把握网格质量和及时进行网格质量检查等3方面说明有限元分析中网格划分的关键技巧,网格参数包括单元格长度、网格数量和网格疏密程度,灵活确定网格参数是达到有限元分析精度和效率结合最佳化的关键因素.     

在多元中融通 在理解中共生——多元文化背景下的国际理解教育

多元文化的态势随着全球化的加剧日趋明显,各类文化的共生共荣需要通过国际理解教育的推动而实现。国际理解教育的要义在于培养国际理解精神、创建和平文化、推动和平、人权和民主以及促进理解、尊重及共同发展。在多元文化背景下,学校实施国际理解教育不仅有助于培养学生的世界公民意识、文化多元意识,而且有助于激发学生的民族认同感和民族自豪感、形成学生的平等观和关爱心并促进学生道德水准的实质提升。国际理解的达成需要在知识掌握、视野扩展、充分了解中,在扩大开放、增进交流、平等对话中,在环境浸淫、生活体验及实际行动中实现。     

Bielayev's point in poroelastic bodies in contact

In two elastic bodies in contact the point of the maximum stressing is found at some depth below the surface of contact. This point, called Bielayev's point, is examined in the case when the extremities of the bodies in contact are spherically shaped and the material is poroelastic. Such a viscoelastic model can simulate bone articulation. It is found that the location of Bielayev's point, evaluated on the basis of the energy strength hypothesis, changes insignificantly with time. However, the stressing to which the material is subjected is the most intense at the moment of the (sudden) application of load.     

我国泵CAD发展中的几个问题

综述了我国泵CAD的发展过程和技术特点，以及起步，发展和完善等三个发展阶段，泵CAD技术有人机交互设计，功能模块化和数据管理等内容，分析了泵CAD技术存在的不足，提出了新世纪泵CAD的发展方向。