[发明专利]燃机和航空发动机热障涂层局部剥落损伤程度的评判方法

权利要求书

1.燃机和航空发动机热障涂层局部剥落损伤程度的评判方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、获取热障涂层隔热陶瓷层局部剥落区域的预估宽度值：利用有限元建立热障涂层隔热陶瓷层局部剥落区域的二维分析模型，确定所述热障涂层隔热陶瓷层局部剥落区域的局部剥落宽度；

步骤二、建立热障涂层隔热陶瓷层局部剥落区域的热流固耦合换热模型，过程如下：

步骤201、利用CATIA软件建立典型热部件的二维平面模型，其中，典型热部件的二维平面模型包括固体域平面结构和设置在所述固体域平面结构周向的流体域平面结构，所述固体域平面结构包括由下至上依次设置的高温合金基底（1）、粘结层（2）、以及隔热陶瓷层（3）；

步骤202、利用ANSYS软件的ICEM模块对步骤201中的二维平面模型进行网格划分，并对所述固体域平面结构和所述流体域平面结构的连接处的网格进行加密；

步骤203、利用ANSYS软件的FLUENT模块对划分网格后的二维平面模型进行温度场的计算，得到所述隔热陶瓷层（3）局部剥落区域在不同局部剥落宽度下的温度场,以及粘结层（2）在不同局部剥落宽度下的温度场；

步骤三、确定隔热陶瓷层局部剥落区域的边界服役条件：根据粘结层（2）和隔热陶瓷层（3）使用材料的组成状态和相结构特性，得到粘结层（2）的临界服役温度和隔热陶瓷层（3）的烧结温度，当粘结层（2）的实际温度达到粘结层（2）的临界服役温度，或者当隔热陶瓷层（3）的实际温度达到隔热陶瓷层（3）的烧结温度时，评判局部剥落的隔热陶瓷层（3）失效；

步骤四、确定不同局部剥落宽度条件下隔热陶瓷层和粘结层的超温系数，过程如下：

步骤401、根据步骤203中得到所述隔热陶瓷层（3）局部剥落区域在不同局部剥落宽度下的温度场,得到隔热陶瓷层（3）的超温系数；其中，为隔热陶瓷层（3）完整状态下粘结层（2）的服役温度；

步骤402、根据步骤203中得到粘结层（2）在不同局部剥落宽度下的温度场,得到粘结层（2）的超温系数；

步骤五、确定临界失效情况下隔热陶瓷层局部剥落区域的临界局部剥落宽度值，过程如下：

步骤501、根据隔热陶瓷层（3）所选用的材料得出隔热陶瓷层（3）的烧结温度，得到隔热陶瓷层（3）的失效系数；

步骤502、根据粘结层（2）所选用的材料得出粘结层（2）的临界服役温度，得到粘结层（2）的失效系数；

步骤503、根据步骤四、步骤501和步骤502中的得到的数据建立坐标系，得到当隔热陶瓷层（3）和粘结层（2）的超温系数同时达到失效系数时，评判局部剥落的隔热陶瓷层（3）不能继续服役，得到不能继续进行服役的所述隔热陶瓷层（3）局部剥落区域的局部剥落宽度值，作为临界失效情况下隔热陶瓷层局部剥落区域的临界局部剥落宽度值。

2.根据权利要求1所述的燃机和航空发动机热障涂层局部剥落损伤程度的评判方法，其特征在于：步骤一中，确定所述热障涂层隔热陶瓷层局部剥落区域的局部剥落宽度时，将所述热障涂层隔热陶瓷层局部剥落区域的重心定为圆心，以半径为的圆形区域作为所述热障涂层隔热陶瓷层局部剥落区域的分析区域，分析区域的半径为热障涂层隔热陶瓷层局部剥落区域的局部剥落宽度；其中，所述热障涂层隔热陶瓷层局部剥落区域包含在所述分析区域内。

3.根据权利要求1所述的燃机和航空发动机热障涂层局部剥落损伤程度的评判方法，其特征在于：步骤201中，建立的流体域平面结构中，在所述热障涂层隔热陶瓷层表面的高温气体的流通方向垂直于所述隔热陶瓷层（3）的表面，在所述高温合金基底表面的高温气体的流通方向与所述隔热陶瓷层（3）的表面相平行，并向所述高温合金基底表面的两侧流动。

4.根据权利要求1所述的燃机和航空发动机热障涂层局部剥落损伤程度的评判方法，其特征在于：步骤503中，以不同局部剥落宽度为横坐标，超温系数为纵坐标建立坐标系，将不同局部剥落宽度下的隔热陶瓷层（3）的超温系数和失效系数、以及粘结层（2）的超温系数和失效系数标记在坐标系中。