金属涂层与基体界面微结构特征及演化对其阻尼特性及温度效应的影响机制

航空发动机涡轮叶片的阻尼减振是关系其使用寿命的一个重要问题。在不改变叶片原有结构及材料的基础上，通过合理设计原有的功能（热障、耐蚀、耐磨）涂层，使其同时具有较高的阻尼减振能力。初步研究表明金属涂层界面是控制涂层结构阻尼特性及温度效应的关键因素，本项目通过采用数字图像相关方法测定界面局部微观弹性模量、变形和应力分布，找出这些微观参量和界面微结构的对应关系，提出界面微结构表征模型；进一步以NiCrAlY、FeCrMo和AlCuFeCr金属涂层结构为研究对象，研究实际金属涂层界面结合状态、界面微观组织结构特征及演化规律与其阻尼特性和温度效应的关系，建立金属涂层界面阻尼理论模型；重点研究这类金属涂层结构的界面结合状态、界面微观组织结构及演化对其阻尼特性的影响规律和影响机制，为设计具有高阻尼能力的热障（耐蚀、耐磨）涂层奠定理论基础。

航空发动机涡轮叶片需要工作在高温、高压、高冲击、腐蚀气体等非常苛刻的工作环境中，极易受到振动破坏导致疲劳失效，于是航空发动机涡轮叶片的阻尼减振成为关系其寿命的一个重要问题。对于航空发动机叶片，由于其材料、空间结构、比重方面的苛刻要求，在叶片上制备新的阻尼涂层来减振的方法受到很大的限制，于是通过设计MCrAlY粘接层与基体的界面结构来改善涂层的阻尼减振能力。本项目重点研究这类金属涂层与基体界面对阻尼性能的影响。.首先在Reuss模型和Hashin-Shtrikman方法的基础上，建立了较为完善的表征涂层结构的阻尼性能的数学模型，模型考虑了涂层-基体界面的影响作用；通过修正后的Reuss模型的建立了涂层结构界面阻尼的表征方法，模型表明涂层与基体的界面结合状态显著影响涂层系统的阻尼特性和动态力学性能，存在一个合适的界面结合强度NCrit使得涂层界面阻尼出现极大值；然后采用数字图像相干技术测定界面微观弹性模量、变形与应力分布，找到了这些微观参量和界面微结构的对应关系，提出了界面微结构表征模型；进一步研究了NiCrAlY、FeCrMo、AlCuFeCr实际金属涂层界面结合状态、界面微观组织结构特征及演化规律与阻尼特性及温度效应的关系，建立了金属涂层界面阻尼理论模型；最后研究了金属涂层界面状态、微结构特征、微结构演化对阻尼特性的影响规律及机制，研究表明APS制备的涂层结构耗损能量高于EB-PVD方法制备的涂层，即两涂层结构的耗能机理不同，另外界面结构相同时，EB-PVD涂层的界面结构阻尼效应远高于APS涂层结构的界面结构阻尼温度效应，“横向”界面结构由于滑移而产生的能量耗散略高于“纵向”界面结构。