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含密集垂直裂纹的双陶瓷层热障涂层的增韧机理研究

双陶瓷层；热障涂层；界面断裂；J积分；密集垂直裂纹

传统热障涂层以氧化钇部分稳定氧化锆（YSZ）作为陶瓷面层，以保障涂层系统在不超过1300℃的服役温度下长期使用，但YSZ在更高服役温度下面临快速烧结、相变等问题，涂层将发生过早剥落而失效。采用双陶瓷层面层是热障涂层系统实现更高温度隔热的重要手段，但现有的新型陶瓷涂层材料均存在热膨胀匹配差、韧性差等缺点，如何实现双陶瓷层热障涂层的增韧，对新型涂层技术的发展具有重要意义。本研究从断裂力学出发，分析了在双陶瓷层热障涂层中引入密集垂直裂纹来进行增韧的可行性，研究了不同垂直预裂情况下涂层界面的断裂行为，考察了两层陶瓷层的力学参数失配对界面断裂的影响，并以此给出了涂层增韧结构设计机制图，为涂层结构的工程设计提供指导。