机械工程学报

作者：李雪换, 底月兰, 王海斗, 李国禄, 董丽虹

单位：1. 河北工业大学材料科学与工程学院 天津 300130;2. 陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室 北京 100072

关键词：热障涂层,声发射技术,快速傅里叶变换,裂纹扩展,损伤模式；

基金：国家自然科学基金（51775553，51535011）和国家重点研发计划（61328304）资助项目。

热障涂层是一种典型的脆性、非均质、多层结构的材料。服役过程中受热-力载荷的作用，将会导致涂层过早的剥落失效，其主要的失效形式为陶瓷层开裂和界面剥落失效。热障涂层的失效主要是微裂纹萌生、扩展及连通导致。利用声发射技术结合微观形貌观察，研究了拉伸载荷下热障涂层的失效过程，并识别热障涂层裂纹损伤模式。根据不同载荷下的微观形貌观察，研究拉伸载荷下热障涂层的失效过程；利用声发射特征参数分析法（如声发射事件数、幅值），将热障涂层的失效过程分为几个不同阶段，并结合形貌观察，建立声发射特征参数与裂纹损伤失效信息之间的联系；利用快速傅里叶变换（Fast Fourier transform，FFT）识别热障涂层的损伤模式。结果表明：热障涂层拉伸失效过程为裂纹首先在陶瓷层表面萌生，随后向陶瓷层/粘结层的界面处扩展，到达界面后，裂纹将沿着界面生长与扩展，最终导致热障涂层分层剥落；将热障涂层的失效过程分为四个阶段；频谱分析结果表明基体频率成分大约在0.020 MHz，表面裂纹的频率成分在0.20~0.25 MHz，界面裂纹的频率成分在0.15~0.20 MHz。

来源：2020年第14期

《机械工程学报》期刊编辑部

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