[发明专利]一种多层复合结构热障涂层厚度预测计算方法

权利要求书

1.本发明提供了一种多层复合结构热障涂层厚度预测计算方法，包括以下步骤：

S1：根据复合结构热障涂层各层级材料的基本属性，计算对应的材料单位原子的平均质量计算公式如下：

式中，为涂层各层级材料单位原子的平均质量，M为摩尔质量，m为分子式中原子的个数，N_A为阿伏伽德罗常数，i为多层级热障陶瓷涂层的层级数量，通常情况下i取值范围为2～4；

S2：热障涂层的弹性模量E_i的大小，受到涂层制备时基材表面距离喷头或靶材的距离D影响，涂层弹性模量E_i求解需要实验得到的数据进行参数拟合如下：

E_i＝aD²+bD+c

式中，E_i为第i层涂层加工制备后的弹性模量，D为基材表面距离喷头或靶材的距离，a、b、c为弹性模量二次多项式拟合系数；

S3：在第i层热障涂层加工制备时，基材表面距离喷头或靶材的距离D会影响涂层的实际密度ρ_i，根据二者关系求解涂层的实际密度ρ_i如下：

式中，e、f为涂层密度线性拟合系数，ρ_oi为各级涂层的理论密度；

S4：将涂层各层级材料的单位原子的平均质量弹性模量E_i，及密度ρ_i代入，求解涂层各层级的热导率λ_i，其计算公式如下：

式中，k_B为玻尔兹曼常数；

S5：将各层级的热导率λ_i代入，计算各层级的厚度并累加，则涂层总的厚度δ计算公式如下：

式中，δ为各层级热障陶瓷涂层总的厚度，δ_i为热障涂层各层级的厚度，U_i为热障涂层各层级的单位热阻，能够一定程度上反映涂层的隔热性能，其值越大对应的热阻性能也越好，一般根据涂层工件的实际使用需求确定；

最后，将参数带入后可求出热障涂层各层级的厚度，并求和得出多层级热障涂层总厚度。