答辩博士：谢玲玲
指导老师：陈文亮
论文题目：超高温陶瓷涂层的残余应力与高温服役特性研究
答辩委员会：
主席：汤文成 教授 东南大学
委员：李东波 教授 南京理工大学
郭 宇 教授 南京航空航天大学
陈文亮 教授 南京航空航天大学
黄 翔 教授 南京航空航天大学
陈明和 教授 南京航空航天大学
安鲁陵 教授 南京航空航天大学
秘书：陆俊华 副教授 南京航空航天大学
时间：2019年9月22日15:00
地点：南航明故宫校区15#341
学位论文简介：
论文针对超高温陶瓷（简称UHTC）涂层在采用真空等离子技术制备和CO2激光烧蚀考核的热力学特征进行了热力耦合仿真；结合材料的组织性能特征建立了涂层的残余应力失效机制；结合激光烧蚀考核UHTC涂层的抗烧蚀性能特征，诠释了涂层的烧蚀机理和损伤特性；构建了涂层对燃气舵高超声速气动加热影响的流固耦合仿真模型，获得了高温热防护和抗气流冲刷磨损的UHTC涂层材料体系。
论文的主要研究工作包括：
(1) 超高温陶瓷涂层沉积过程的残余应力仿真
研究了热导率、热对流系数等对涂层材料的高温响应本构关系；采用热结构耦合，提出了逐层和逐道逐层进行等离子喷涂涂层沉积的残余应力仿真模型。
(2) 超高温陶瓷涂层的制备及残余应力验证
采用真空等离子喷涂技术制备了ZrC基UHTC涂层，结合涂层的性能表征和残余应力模拟结果建立了涂层材料的残余应力失效机制。
(3) 超高温陶瓷涂层的高温抗烧蚀特性研究
考虑热流密度、考核时间等参数对激光烧蚀过程的温度场、烧蚀形貌及应力场的影响，建立了UHTC涂层烧蚀考核的热力学有限元模型，根据烧蚀实验解释了涂层的烧蚀机理和损伤特性，实验和模拟结果吻合较好。
(4) 超高温陶瓷涂层的服役特性研究
基于燃气舵在服役环境下纯气相绕流和气固两相流有限元仿真获得其气动特性和气流冲蚀磨损规律，建立了ZrC基超高温陶瓷涂层对燃气舵在服役环境下的流固耦合传热仿真模型，获得了具有显著高温热防护作用的涂层体系。
主要创新点：
(1) 基于增层力学理论，提出了逐层方式和逐道逐层方式进行等离子喷涂涂层制备涂层沉积的残余应力仿真模型。
(2) 提出了超高温陶瓷涂层在激光烧蚀环境下的热响应及瞬态热结构间接耦合的三维数值模型；结合烧蚀考核的实验结果揭示了涂层的烧蚀机理。
(3) 构建了燃气舵部件在服役环境下的纯气相和气固两相流仿真模型；基于其气动特性和气流冲刷磨损的失效特性，建立了超高温陶瓷涂层对部件流固耦合传热影响的仿真模型，获得了具有高温热防护作用的涂层体系。
