【摘 要】
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热障涂层（TBC）技术是发展先进重型燃气轮机的核心技术之一,其在制备及服役过程引入的残余应力,尤其是界面区域的热生长氧化应力,是引发界面损伤破坏、导致涂层功能失效的主要因素。因此,实现TBC结构内部特别是界面区域应力的定量表征,对于涂层系统的性能评价及寿命评估具有重要意义。荧光与太赫兹等光谱力学手段可能成为TBC应力表征的有效手段。本文将红宝石荧光、稀土荧光与太赫兹时域谱相结合,开展了面向热障涂层
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热障涂层（TBC）技术是发展先进重型燃气轮机的核心技术之一,其在制备及服役过程引入的残余应力,尤其是界面区域的热生长氧化应力,是引发界面损伤破坏、导致涂层功能失效的主要因素。因此,实现TBC结构内部特别是界面区域应力的定量表征,对于涂层系统的性能评价及寿命评估具有重要意义。荧光与太赫兹等光谱力学手段可能成为TBC应力表征的有效手段。本文将红宝石荧光、稀土荧光与太赫兹时域谱相结合,开展了面向热障涂层应力表征的光谱力学数据分析方法与参数标定研究。面向TBC界面区域的应力表征,本文针对光谱数据的拟合分析方法进行了对比分析,围绕对微小应力的灵敏度和应力表征的稳定性,通过数值实验分别讨论了适用于红宝石荧光、稀土荧光以及太赫兹（THz）时域谱应力表征的峰位提取方法,得出三者各自适用的方法分别是单峰Lorentz函数拟合、单峰Gaussian函数拟合以及谱带重心法。本文基于涂层材料的多晶特性简化荧光光谱力学模型,通过单向步进压缩载荷下的光谱测量,分别对TBC材料的红宝石荧光与稀土荧光压谱系数进行了实验标定,为TGO热氧化应力与界面区域荧光子层位置应力定量表征奠定了基础。同时,本文采用透射与反射可调的THz波时域光谱系统并结合步进单轴加载,实验标定了独立陶瓷薄膜与TBC结构陶瓷涂层的应力光性系数。
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