700 °C 涂层蒸汽双管系统中热生长氧化物非线性生长引起的界面应力和形貌演变
Interface Stresses and Morphology Evolution Due to Nonlinear Growth of Thermally Grown Oxides in a 700 °C Coated Steam Dual-Pipe System
模拟研究,仅可参考应力思路
AI理解
要点 采用基于元素转换与生长应变施加的TGO非线性生长模拟方法,计算700 °C涂层蒸汽双管体系的界面应力与形貌演化。结果显示界面拉、压应力显著增大而形貌变化很小,平行于界面的生长应变主导,垂直分量贡献有限。
能不能用 这是有限元模拟工作,不是热喷涂工艺,无喷枪、气体、送粉与防护参数,不能直接上产线。只对热喷涂TBC涂层(如APS制备的陶瓷层/粘结层)失效机理分析有参考价值。摘要给出服役温度700 °C,但未给涂层与粘结层材料体系、TGO厚度、几何尺寸及边界条件,模型无法复现,只能借用其平行生长应变主导界面应力的分析思路。
存疑
- 摘要未给TGO厚度、涂层几何尺寸与边界条件,模型无法复现,结论无法核算
- 只作定性描述,界面应力大小只说显著增大,未给数值或区间
中文摘要
针对用于发电的超超临界机组蒸汽管道对隔热和抗氧化的需求,提出了一种结合热障涂层技术的新型涂层蒸汽双管系统。然而,热生长氧化物(TGO)生长过程中由体积变化生长应变引起的生长应力会增大涂层系统中的残余应力,导致界面起皱以及层间界面处的应力集中。这最终引发界面裂纹扩展和界面剥落。理解 TGO 层非线性生长下的界面应力和形貌演变,以及量化平行于和垂直于 TGO 界面的生长应变的影响,对于预测涂层系统失效至关重要。本研究采用了一种已建立的、基于单元转换和生长应变施加的 TGO 非线性生长模拟方法。对在 700 °C 下运行的涂层蒸汽双管系统中 TGO 生长对界面应力分布和形貌演变影响的研究表明,在非线性 TGO 生长下,沿 TGO 界面的拉伸应力和压缩应力显著增大,同时伴随着界面形貌的微小变化。平行于界面的侧向生长应变主要控制界面应力和形貌演变,而横向生长应变由于变形协调性其贡献有限。这些发现为研究涂层中真实的 TGO 生长提供了理论基础,阐明了局部应力重新分布和界面移动的动态过程。
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摘要中给出的工艺参数
| 其他 | 700 °C 运行温度 |
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原文依据
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DOI: 10.3390/coatings16101182