Reliability Evaluation of EB-PVD Thermal Barrier Coatings in High-Speed Rotation and Gas Thermal Shock

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作者
Weiliang Yan,Cong Li,Zhiyuan Liu,Chunyu Cheng,Li Yang
出处
期刊:Coatings [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:14 (1): 136-136 被引量:6
标识
DOI:10.3390/coatings14010136
摘要

The uncertain service life of thermal barrier coatings (TBCs) imposes constraints on their secure application. In addressing this uncertainty, this study employs the Monte Carlo simulation method for reliability evaluation, quantifying the risk of TBC peeling. For reliability evaluation, the failure mode needs to be studied to determine failure criteria. The failure mode of high-speed rotating TBCs under gas thermal shock was studied by combining fluid dynamics simulations and experiments. Based on the main failure mode, the corresponding failure criterion was established using the energy release rate, and its limit state equation was derived. After considering the dispersion of parameters, the reliability of TBCs was quantitatively evaluated using failure probability and sensitivity analysis methods. The results show that the main mode is the fracture of the ceramic layer itself, exhibiting a distinctive top-down “step-like” thinning and peeling morphology. The centrifugal force emerges as the main driving force for this failure mode. The failure probability value on the top side of the blade is higher, signifying that coating failure is more likely at this location, aligning with the experimental findings. The key parameters influencing the reliability of TBCs are rotation speed, temperature, and the thermal expansion coefficient. This study offers a valuable strategy for the secure and reliable application of TBCs on aeroengine turbine blades.
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