【摘 要】
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目的分析服役环境对航空发动机涡轮导向叶片热障涂层失效模式的影响。方法针对服役环境下某型民用航空发动机涡轮导向叶片，使用UG软件建模并且采用FLUENT软件对其进行了三维共轭传热计算，结合热障涂层宏微观形貌、钙镁铝硅酸盐（CMAS）侵蚀行为、热生长氧化物（TGO）生长情况、孔隙率和硬度的变化，通过引入涂层损伤系数，建立了一种新的热障涂层区域失效评估模式，综合分析了服役环境对涡轮导向叶片热障涂层区域化
【机 构】
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中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室
【基金项目】
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中央高校基本科研业务经费重点项目（3122019189）； 天津市研究生科研创新项目资助（No.2021YJSO2B08）；
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目的分析服役环境对航空发动机涡轮导向叶片热障涂层失效模式的影响。方法针对服役环境下某型民用航空发动机涡轮导向叶片，使用UG软件建模并且采用FLUENT软件对其进行了三维共轭传热计算，结合热障涂层宏微观形貌、钙镁铝硅酸盐（CMAS）侵蚀行为、热生长氧化物（TGO）生长情况、孔隙率和硬度的变化，通过引入涂层损伤系数，建立了一种新的热障涂层区域失效评估模式，综合分析了服役环境对涡轮导向叶片热障涂层区域化失效模式的影响。结果在经历8500小时服役后，涡轮导向叶片表面热障涂层的失效模式因服役环境的局部差异而不同。叶片前缘区域最高温度达1501.69K，发生严重低熔点氧化物侵蚀，导致陶瓷层孔隙率降至为11.909%，TGO等效厚度生长至1.870μm；后缘区域最低温度为980.46K，未见CMAS侵蚀，陶瓷层孔隙率降至为13.701%，TGO等效厚度生长至2.676μm；叶盆、叶背表面平均温度分别为1363.47K和1264.14K，发生轻度低熔点氧化物侵蚀，陶瓷层孔隙率分别降至为12.176%和13.371%，TGO等效厚度生长至6.959μm和3.742μm。结论叶片前缘涂层烧结损伤系数为1.0212，TGO损伤系数为0.2691，主要失效模式为陶瓷层烧结；叶片后缘涂层烧结损伤系数为0.5998，TGO损伤系数为0.3850，失效模式为以烧结为主、TGO增厚为辅的联合失效，叶盆、叶背涂层烧结损伤系数分别为0.9586和0.6774，TGO损伤系数分别为1.0016和0.5384，主要失效模式均为烧结与TGO增厚并行的联合失效。
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