筒壁"分割涂层"的热致开裂与剥落研究

以开裂与剥落为主的失效问题，一直是制约涂层在高温环境下应用的关键性难题。涂层的开裂与剥落不仅取决于涂层和基体材料在热、物理性能方面的本征失配，也与涂层中群体表面裂纹的几何特征参数密切相关。本申请项目基于前期实验结果，提出采用"分割涂层"延寿的新思路。通过建立裂纹体数学模型及非线性有限元格式，深入研究热载荷作用下筒壁"分割涂层"的瞬态热-力响应，确定"分割裂纹"的热应力强度因子和涂层/基体的界面应力。重点探讨它们与热载荷强度、热作用时间、涂层/基体系统的几何参数、材料参数以及"分割裂纹"的特征参数(裂纹间距、裂纹长度)等影响因素的依赖关系，揭示"分割涂层"促进相关构件延寿的力学机理。研究方法上注重量纲分析的应用，建立相关无量纲参数之间的普遍规律。研究结果有利于加深对涂层的热致开裂与剥落机理的认识，并为相关涂层的强韧化设计及相应工艺方法的推广应用提供理论依据与技术支持。