随着飞机性能的不断提升,航空发动机燃气温度也在不断的提高,航空发动机涡轮叶片的热障涂层在长时间、高温条件下服役会引起涂层粘结层与基体间的元素会发生元素的互扩散,导致涂层性能退化和基体力学性能的降低。扩散阻挡层(扩散障)是控制两者间元素互扩散的一种途径。大量研究主要集中在扩散障中元素之间的扩散及界面迁移,由于界面的变化,影响扩散障的抗热震性能,因此本文主要研究内容及结果如下:1)选用在2 min内将温度从25℃升到900℃,保温5 min后水冷的热震方式对活性扩散障涂层体系进行热震实验,研究其结构的抗热震性能。通过改变基体表面粗糙度和制备工艺,研究活性扩散障界面形、扩散障组织对活性扩散障热震寿命的影响。实验结果表明,过于粗糙或光滑的基体表面不利于活性扩散障热震寿命的提高。Zr O2先驱层的组织结构对活性扩散障涂层体系的抗热震性也有很大影响。2)采用ANSYS workbench有限元分析软件,研究在温度骤变的瞬时时刻,扩散障结构厚度、界面形貌对扩散障体系内应力分布及应力变化的影响。模拟结果表明,Al2O3层及富Zr层的厚度对热应力值有一定影响,因为陶瓷层的杨氏模量是金属层的4-5倍,故陶瓷层比金属层的影响大。当活性扩散障涂层体系中存在较大温度梯度时,由于金属与陶瓷材料热物性的不匹配和两者的结构上的相互制约,导致扩散障内存在很大的应力,又由于陶瓷没有金属的延性好,热应力无法通过塑性变形弱化,因此Al2O3层是扩散障涂层体系中的薄弱区域。3)采用ABAQUS有限元分析软件,研究经历多次热震过程后扩散阻挡层“三明治”结构内的应力水平、应力分布及应力变化,着重分析了界面形貌对扩散障体系内应力分布及应力变化的影响。结果表明,不论是平整界面还是非平整界面的活性扩散障涂层体系,在经历多次热震的作用后,其外边缘处都存在严重的拉应力S11,S22及剪切应力S12的应力集中。奇异界面的存在导致非平整界面的活性扩散障涂层体系内部的Al2O3层也存在拉应力S22和剪切应力S12的应力集中。界面波峰峰值的大小对活性扩散障涂层体系内(特别是Al2O3层)的S11,S22应力的波动值有很大影响。扩散障涂层体系界面的不稳定性随波峰值的增大而增加。从模拟结果来看,峰值A值在1~3μm间为较优的界面形貌。