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.     

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。     

界面尺寸对热障涂层残余应力的影响

广泛应用于高温部件的热障涂层,其凹凸不平的界面形貌不仅影响界面的结合强度、应力分布,严重时甚至会导致涂层剥离、层裂和失效.文中针对正弦波形界面形貌的热障涂层,研究了界面尺寸（微坑深度、宽度和间距）对界面残余应力的影响.结果表明,界面几何形貌突变越严重,应力突变也随之加剧;不同的微结构尺寸影响因素对残余应力影响各不相同,其中微坑深度对残余应力的影响最为显著.     

溶胶—凝胶工艺制备Al2O3-ZrO2涂层对工程陶瓷表面改性的研究

采用溶胶—凝胶工艺在SG4氧化铝基工程陶瓷上成功制备了Al2O3-ZrO2涂层。利用差热分析(DTA)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等分析手段对Al2O3-ZrO2涂层的物相组成、表面和断面形貌进行了表征。分别对精磨、热处理、Al2O3-ZrO2涂层试样的抗弯强度和Weibull模数进行了比较。结果表明Al2O3-ZrO2涂层可明显改善工程陶瓷的表面质量；涂层与基体结合紧密，无明显界面层；涂层试样的抗弯强度和Weibull模数均比未涂层试样显著提高。     

化学气相沉积Ti(CN)/TiC/Al_2O_3多层涂层的结构和耐磨性能

采用化学气相沉积技术在42CrMo钢基体表面制备了Ti(CN)/TiC/Al2O3多层涂层,分析了多层涂层的断面形貌、元素分布和物相组成,并研究了多层涂层的显微硬度及其与基体的界面结合力、耐磨性能。结果表明:Ti(CN)/TiC/Al2O3多层涂层的结构较致密,主要由TiC0.2N0.8、TiC、α-Al2O3和Ti2O3组成,厚度约10μm,其显微硬度约2 654HV,涂层与基体间的界面结合力可达62N;与基体相比,多层涂层的平均摩擦因数约降低了23%,磨损量约减少了50%,其磨损机制为疲劳磨损和磨粒磨损。     

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。     

溶胶—凝胶工艺制备Al2O3-ZrO2涂层对工程陶瓷表面改性的研究

采用溶胶－凝胶工艺在SG4氧化铝基工程陶瓷上成功制备了Al2O3-ZrO2 涂层。利用差热分析（DTA）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等分析手段对Al2O3-ZrO2涂层的物相组成、表面和断面形貌进行了表征。分别对精磨、热处理、Al2O3-ZrO2涂层试样的抗弯强度和Weibull模数进行了比较。结果表明：Al2O3-ZrO2涂层可明显改善工程陶瓷的表面质量;涂层与基体结合紧密,无明显界面层;涂层试样的抗弯强度和Weibull模数均比未涂层试样显著提高。     

氧化镧掺杂对等离子喷涂Al_2O_3-40%TiO_2涂层组织和耐磨性能的影响

在45#钢基体上大气等离子喷涂制备了Al2O3-40%TiO2(AT40)以及添加不同含量La2O3稀土的陶瓷涂层,利用X射线衍射和扫描电镜对涂层的组织结构和形貌进行了研究,并分析了涂层的显微硬度和磨损性能.研究结果表明:添加稀土的AT40涂层主要是由Al2O3、Al2TiO5和LaAl11O8相组成.基体与粘结层以及陶瓷层与粘结层之间形成良好的机械结合界面.添加稀土的涂层孔隙率降低,显微硬度和断裂韧性略有增加.在相同的摩擦磨损试验条件下,稀土/AT40涂层比AT40涂层具有更好的耐磨性,磨损机制都主要是脆性剥落磨损和粘着磨损.     

重型燃气轮机透平叶片热障涂层的高温氧化寿命预测

采用大气等离子喷涂技术在DZ411合金基体上制备ZrO₂-8Y₂O₃(质量分数/%)热障涂层,研究了热障涂层的高温氧化性能和氧化后的截面微观形貌,建立了高温氧化寿命预测模型并进行了试验验证。结果表明：在940,1 030℃下氧化时,热障涂层的氧化质量增加Δm和热生长氧化物层厚度均呈抛物线增长规律;热障涂层在1 030℃下的Δm增大速率较940℃下高;建立的热障涂层高温氧化寿命预测模型预测的热生长氧化物层厚度值与试验结果相比在±2倍的分散带内,说明建立的寿命模型及分析方法能较好地预测热障涂层的高温氧化寿命。     

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。     

制造企业系统的一个集成化参考模型

提出当前用面向对象建模方法对制造企业进行建模活动中存在的问题,提出一种新的面向对象建模方法,该方法基本能克服现存问题,并用该方法为制造企业系统建立了一个参考模型。该模型覆盖了工厂管理中的经营操作与制订决策的过程。     

并行环境下基于层次与特征技术的设备资源模型研究

将层次建模技术及特征建模技术有机地结合起来,对设备资源数据进行了分析与抽象,并应用面向对象技术,提出了设备资源特征的面向对象表达策略,建立了设备资源的层次模型和特征模型,为不同应用环境提供了不同层次的设备资源信息。     

PDM中过程管理模型研究

阐述过程管理的内容、过程建模的重要性 ,分析基于消息的模型、工作流模型和对象生命周期模型三种传统的过程建模方法 ,提出在动态业务过程中生命周期模型与工作流模型集成的过程建模方法 ,并用实例分析其在PDM系统过程建模中的应用。     

注塑成形CAE系统分析模型研究

目前共有4种分析模型应用于注塑成形CAE系统:1维分析模型;2·5维中面分析模型;2·5维双面网格分析模型;3维实体分析模型。详细讨论了2·5维中面分析模型,2·5维双面网格分析模型和3维实体分析模型3种分析模型的优缺点,并通过理论分析和实例模拟结果的比较,研究了不同分析模型对注塑分析结果的影响,提出了在使用CAE系统中选择分析模型的规则。     

基于模型构件的企业模型体系与建模技术

探讨了企业模型体系及其建模方法这一支持企业集成的共性技术,首先从企业模型体概念出,分析其结构特征及内部单元间的关系;继而在划分企业行为层次的基础上,提出了可重用的模型构件概念;以模构件为基础,以行业参考模型为支持的企业建模方法,由形成参考模型、客户企业模型这制和开发设计与实施三部分构成。     

星载嵌入式软件测试过程模型的研究

与普通软件相比,星载嵌入式软件对软件的可靠性有更严格的要求。而软件测试过程模型是指导我们按照科学的流程和方法测试,提高软件可靠性的必要手段。本文在W模型和X模型的基础上,针对星载嵌入式软件的特点,给出一种适用于星载嵌入式软件的测试过程模型——蝴蝶模型。该模型不仅完整体现了对整个开发活动的测试,而且支持迭代及变更,尤其适用于星载嵌入式软件的研制需要经历多个周期的特点,为星载嵌入式软件高效的研制和满足高可靠性要求提供了有力的支持。     

支持企业资源计划快速开发的计算无关层全局模型建模

针对目前企业资源计划系统灵活性较差、定制开发实施周期漫长且成本较高的问题,应用模型驱动架构的相关技术和思想,研究了模型驱动的企业资源规划系统快速开发模式.为了优化并快速建立企业业务模型,面向该模式提出了全局模型的概念,由此建立了包括全局模型和业务模型的计算无关层模型结构.在此基础上,重点研究了面向企业资源规划系统快速开发过程的全局模型建模方法.将全局模型分为全局业务分析模型及全局业务模型,并构造成为按层次分解的模型结构,建立了它们的基本模型,定义了基本模型中的元素.最后通过全局业务分析模型和全局业务模型的图形化建模实例验证了上述建模理论的可行性和实用性.     

基于智能 CAD 系统的产品建模方法

研究了基于智能ＣＡＤ系统自顶向下的产品建模方法,以胶印机凸轮连杆机构为例,以变量设计技术为基础,建立了该机构的概念模型、装配模型和零件模型。不仅实现了运动仿真、结构仿真和工作点运动规律的输出,而且,通过模型与变量、变量与变量之间的关联,建立了它们之间的设计参数双向传递机制,实现了三种模型的联动设计,为并行设计创造了条件。     

eEPC模型转换为工作流模型研究

在比较eEPC模型与工作流模型建模原理的基础上，讨论了如何将eEPC模型转换为工作流模型。     

产品全生命周期信息模型研究

为了建立完整、可重用、高度一致的产品全生命周期信息模型,提出了一种产品全生命周期模型的体系框架。该框架由面向产品生命周期的过程模型、扩展企业资源模型和产品信息模型组成。重点对组成产品生命周期的需求分析阶段、概念设计阶段、工程设计阶段、产品制造阶段及产品支持服务阶段各模型的组成、表达及其各阶段模型的演化过程进行了研究。在此基础上,提出了基于应用层、服务层和数据层的3层信息体系结构的产品全生命周期信息集成框架,支持网络环境中产品数据分布式互操作。