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用电子束物理气相沉积方法(EB-PVD)制备了双层结构热障涂层，对其在热循环过程中的组织结构变化与失效模式用扫描电镜(SEM)与交流阻抗法进行了测试分析.结果表明，与双面沉积热障涂层的失效模式不同，单面沉积热障涂层的剥落发生在陶瓷层内，而不是发生在热氧化生长层内.应力分析表明，双面沉积的热障涂层在热循环过程中主要受到由于热不匹配所产生的平行于样品表面的剪切力的作用，而单面沉积的热障涂层则不仅受到剪切力的作用，而且还将受到沿样品法线方向应力的作用，从而导致在陶瓷层内产生开裂.用交流阻抗法可以有效地表征上述横向裂纹的萌生及其扩展.

关键词: 热障涂层 , failure mechanism , impedance spectroscopy , thermal cycling

垂直裂纹对EB-PVD热障涂层热循环失效模式的影响

陈立强 , 宫声凯 , 徐惠彬

金属学报

对电子束物理气相沉积(EB-PVD)双层结构热障涂层在热循环过程中形成的陶瓷层垂直裂纹对涂层失效模式的影响进行了研究. 结果表明, 陶瓷层表面垂直裂纹出现在热循环初期，但并未造成涂层的早期剥落; 随着热循环次数增加，垂直裂纹网格变密. 有限元计算表明，垂直裂纹的形成在试样中部产生了类似于试样边缘的剪应力集中效应. 经过长时间热循环后，当陶瓷层等轴晶区的强度或者热氧化生长层(TGO)的强度小于边缘效应产生的剪应力时，涂层在试样的中部以垂直裂纹网格形状发生剥落失效.

关键词: 热障涂层 , electron beam physical vapor deposition (EB-PVD) , thermal cycling

Influence of Moderate Temperature Treatment on Thermal Cycling Behaviour and Mechanical Properties of the CuAINiMnTi Alloys

Jiangtao LI Feixia CHEN Fengting WANG Dazhi YANG Dalian University of Technology , Dalian , 116024 , China

材料科学技术（英）

The influence of moderate temperature treatment after quenching on thermal cycling behaviour and mechanical properties of the CuAlNiMnTi shape memory alloys have been investigated.It is shown that there will be α phase precipitation in the alloy when it is subjected to quenching followed by moderate temperature treatment at 600℃.The precipitation of α phase can suppress NiAl-base phase precipitation during subsequent thermal cycling,therefore the stabilization of transformation temperature during thermal cycling can be achieved.The suitable amount of α phase precipitation contributes to the improvement of mechanical properties of the alloy by changing the fracture morphology.

关键词: CuAlNiMnTi shape memory alloy , null , null

一种新型CMAS耦合条件下热障涂层热循环实验方法

何箐 , 吴鹏 , 屈轶 , 汪瑞军 , 王伟平

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2014.12.016

提出一种高温度梯度、燃气加热和CMAS(CaO-MgO-Al2O3-SiO2)沉积条件下热障涂层热循环实验方法,并对1200℃下CMAS沉积物对等离子喷涂热障涂层过早失效的影响因素进行讨论和分析.结果表明:无CMAS耦合条件下,热障涂层热循环寿命为573次;CMAS耦合条件下,热障涂层热循环寿命降低至70次.CMAS渗入会导致陶瓷层表层产生致密层和横向微裂纹增多.CMAS耦合条件下,热障涂层的失效以陶瓷层逐层剥离为主.

关键词: CMAS沉积物 , 热循环 , 高温度梯度 , 热障涂层 , 失效

SnAgCu/Cu焊点热循环失效行为研究

肖慧 , 李晓延 , 陈健 , 雷永平 , 史耀武

稀有金属材料与工程

对热循环条件下SnAgCu/Cu焊点的热力疲劳行为进行了研究.基于热循环条件下实际倒装焊点的位移分析,设计了单焊点试样及其热力耦合加载装置.利用电阻应变测量法研究了-40～125℃热循环条件下焊点的变形行为.以电阻变化率为损伤参量,确定了焊点的损伤演变规律以及焊点热疲劳寿命.基于此,采用基于应变的Coffin-Manson模型确定了焊点寿命与非弹性应变之间的关系.结果表明焊点随加载应变范围的增大而出现加速破坏.最后,对热循环过程中SnAgCu/Cu焊点的微观组织演变进行了扫描电镜观察分析,旨在进一步揭示焊点失效的本质.

关键词: SnAgCu/Cu焊点 , 热力耦合疲劳 , 失效行为 , 热循环

热循环作用下单向炭纤维/环氧树脂复合材料的热应力

高禹 , 代小杰 , 董尚利 , 陆春 , 包建文

高分子材料科学与工程

利用二维有限元模型对单向T700炭纤维/3234环氧树脂复合材料内部热应力分布进行了数值模拟,同时测试了T700/3234复合材料经不同次数真空热循环后的拉伸强度。研究结果表明,随热循环次数增加,基体应力单调下降,界面应力先下降后上升,25次热循环后变化趋于平缓。界面区域内热应力最大,且产生明显的应力集中。部分界面出现脱粘是复合材料在热循环作用下产生损伤的主要原因。

关键词: 炭纤维/树脂基复合材料 , 热循环 , 数值模拟 , 热应力

SiC颗粒增强铝基复合材料的热循环行为研究

张鹏 , 李付国

稀有金属材料与工程

基于材料微观组织建立了视场胞元模型,并采用商用有限元软件ABAQUS对胞元模型进行温度循环的数值模拟,着重分析热循环中基体和增强颗粒的等效应力分布规律,及主应力σ_(11)和σ_(22)的分布规律.结果表明:在热循环的升温阶段,基体的主热应力整体表现为压应力,增强颗粒表现为拉应力;在降温阶段,基体表现为拉应力,增强颗粒表现为压应力;在模拟中,对3次循环中的主热应力σ_(22)做了统计,发现不论是基体还是增强颗粒,从第2次循环开始,热应力就开始趋于稳定.通过改变单元胞中颗粒的体积分数进一步分析体积分数变化对颗粒增强金属基复合材料热循环的影响,结果发现体积分数减小之后,基体和增强颗粒应力分布变得均匀,并且各次循环中的热应力相差不大,比较稳定.最后对热循环中的应变滞后回线进行了分析,表明高体积分数下的复合材料具有高的热稳定性.

关键词: 颗粒增强铝基复合材料 , 微观组织 , 热循环 , 热应力

拉应力对热循环下ZnO/Mg2B2O5w/AZ31B复合材料塑性的影响

师亚娟 , 金培鹏 , 王金辉 , 张飞 , 陈逢源

材料热处理学报

对35％(体积分数)的氧化锌涂覆硼酸镁晶须增强的AZ31镁基复合材料分别在14、21、28和35 MPa下进行了加载热循环实验.结果表明,材料在第一次热循环后产生较大残余应变,且在相同的热循环次数下,其累积残余应变随外加载荷及循环上限温度增大而增大.在21MPa下材料经历16次热循环后其应变速率随循环次数增加先增大后减小,直至趋于稳定.在35 MPa、20～320℃及21MPa、20 ～400℃条件下复合材料发生热棘齿现象.材料在热循环后具有较强的超塑性,变形机制主要为位错滑移和孪晶.

关键词: 镁基复合材料 , 氧化锌涂覆的硼酸镁晶须 , 热循环 , 超塑性

热循环作用下圆筒基体热障涂层的失效过程分析

胡浩炬 , 张建宇 , 齐红宇 , 李志永 , 费斌军

材料科学与工程学报

用等离子喷涂的方法在高温合金圆筒上制备热障涂层,通过红外线辐照圆筒外部对试件进行加热以及内部通冷却空气强制冷却的方法对热障涂层系统进行了热循环失效试验.利用有限元工具ABAQUS对热障涂层系统中的瞬时温度场与应力场进行了计算以分析热障涂层的失效原因.计算结果表明,试样处于稳态最高温度时以及降温过程开始的很短时间内,陶瓷层中出现较大的周向拉应力,该应力将导致热障涂层出现表面垂直裂纹;陶瓷层与粘接层界面的径向应力不足以引起界面的开裂,界面的起裂来源于垂直裂纹出现后所带来的边缘效应.

关键词: 热障涂层 , 热循环 , 有限元 , 裂纹萌生