CN115859622B 陶瓷基复合材料环境障碍涂层表面粗糙度变化预测方法 （南京航空航天大学）

WO2020237977A1,2020.12.03WO2020078483A1,2020.04陶瓷基复合材料环境障碍涂层表面粗糙度本发明针对如何提高构件在高温燃气环境现高温燃气环境下EBCs表面微结构的演变以及获得EBCs/CMCs表面粗糙度的预测的技术问题，提供了一种陶瓷基复合材料环境障碍涂层表面同条件下的涂层烧蚀形貌做出模拟，为EBCs/CMCs在高温燃气环境下的寿命预测奠定2步骤三：分别将步骤一获得的真实几何形貌和步骤二获步骤六：基于步骤五获得的EBCs/CMCs表面微结构的演变规律，判断服役环境下的步骤二到步骤六，直至达到规定的高温燃气作用时间，输出EBCs/CMCs试样的最终几何形2.如权利要求1所述的陶瓷基复合材料环境障碍涂层表面粗糙度变化预测方法，其特3.如权利要求1所述的陶瓷基复合材料环境障碍涂层表面粗糙度变化预测方法，其特4.如权利要求1所述的陶瓷基复合材料环境障碍涂层表面粗糙度变化预测方法，其特5.如权利要求1所述的陶瓷基复合材料环境障碍涂层表面粗糙度变化预测方法，其特o为氧化膜厚度，xoi是t＝0时的氧化物厚度，Dox是氧化剂通过氧化层的扩散系3数，F=H/HX,其中Hc和Hox分别是涂层和氧化物中氧化过程中TGO层与BC层总厚度恒定不变，应变之间满足和分别为氧化εox=σox/Mox+εg氧化层的横向生长应变速率随氧化层增厚速率呈线6.如权利要求1所述的陶瓷基复合材料环境障碍涂层表面粗糙度变化预测方法，其特mm47.如权利要求1所述的陶瓷基复合材料环境障碍涂层表面粗糙度变化预测方法，其特8.如权利要求5所述的陶瓷基复合材料环境障碍涂层表面粗糙度变化预测方法，其特5[0002]先进航空发动机要求更高的性能、更高的燃油效率以及热端部件，以替代目前的高温合金。在干燥的空气中，CMCs与氧气反应生成致密氧化膜SiO2传热性能。因此准确预测EBCs/CMCs在燃气环境下的粗糙度演变对构件的使用寿命预测和生长在失效过程中起着至关重要的作用。TGO的生长速度与燃气环境密切相关，受燃气在生了生长应力，而燃气在TGO层中的扩散受其应力分布的影响，是一个典型的应力耦合过中构件的形态演化预测。高温燃气环境下由于赋予环境恶劣和涂层演变机理复杂的特点，针对试样表面在高温燃气环境下的微观结构演变方面的资料尚未见公开资料发表。因此，燃气环境下EBCs表面微结构的演变，获得EBCs/CMCs表面粗糙度的预测是本技术领域重要67[0028]氧化过程中TGO层与BC层总厚度恒定不变，应变之间满足X=S,和分别为[0033]=DOXXptotal为烧蚀面上气流的总8精确的对不同条件下的涂层烧蚀形貌做出模拟，为EBCs/CMCs在高温燃气环境下的寿命预[0060]如图1所示，本发明提出的一种高温燃气环境下的陶瓷基复合材料环境障碍涂层[0061]步骤一：基于X射线计算机断层扫描技术(XCT)获得环境屏障涂层的真实几何形9[0065]步骤三：基于步骤一使用XCT技术获得的涂层真实模型(即涂层的真实几何形貌)x)＝0ptotal为烧蚀面[0090]根据氧气扩散与热化学反应之间的竞争关系，又可分为扩散控制和化学动力控移的结果就表现为微结构的演化，因此，表面微结构的演变规律就体现在边界退移速率输出EBCs/CMCs试样最终几何形貌，根据高温燃气的流场分布特征将几何形貌分为多个区[0100]其中，涂层界面的粗糙度通常采用表面平均粗糙度Sa和表面均方根Sq值来表2.192.76+12.153.14+14.472.44+8.772.44+8.77[0107]2)使用步骤1得到的Yb2Si2O7涂层表面真实几何形貌作为高温燃气作用的几何边[0109]4)高温燃气的扩散与EBCs内部热应力相互耦合作用，共同作用影响了TGO层的生分压Pa下，涂层中的氧化剂和界面上的氧化物也假定与理论气中的氧化剂处于平衡状态。[0140]根据氧气扩散与热化学反应之间的竞争关系，又可分为扩散控制和化学动力控[0147]以上仅是本发明的优选实施方式，本发