近日，机械工程学院涂层破坏理论与先进装备技术团队在国际机械工程领域top1旗舰期刊《International Journal of Mechanical Sciences》(中科院一区Top)上发表了题为“Nonuniform creep-induced alumina scale spallation on FeCrAl coatings”(非均匀蠕变诱发的FeCrAl涂层上氧化铝膜剥落)的研究论文。内蒙古科技大学为论文的第一完成单位，袁博副教授为第一作者，英国拉夫堡大学Simon Wang教授为通讯作者。
氧化铝膜在高温合金部件表面形成，是热障涂层系统抵抗高温氧化和腐蚀的核心屏障。然而，该膜层在服役后冷却至室温时，常在特定条件下发生不可预测的剥落失效，成为限制航空发动机等高端装备寿命与可靠性的瓶颈问题。以往研究虽观察到剥落行为强烈依赖于冷却速率，但其内在的力学机制，特别是室温下在远低于屈曲临界值的压应力状态下自发形成裂纹并扩展的现象，长期未能得到合理解释。袁博副教授与英国拉夫堡大学Simon Wang教授团队创新性地提出了“非均匀蠕变松弛”(Nonuniform creep relaxation)诱发“能量聚集区”(Pockets of Energy Concentration, PECs)形成的核心理论。研究团队建立了严谨的解析力学模型，首次将冷却速率相关的残余应力演化与非均匀蠕变动力学定量耦合，成功解释了早期经典实验观察到的关键现象（如冷却速率窗口效应、基体厚度效应），其预测的剥落尺寸与实验测量结果高度吻合。本研究提出的“能量聚集区”模型和“鼓泡相图”理论框架，为理解和预测热障涂层氧化铝膜的失效提供了全新的力学视角。
该研究得到了国家自然科学基金项目（52465018, 52265021）、中国科学院“西部之光”人才培养引进计划、内蒙古自治区自然科学基金项目、中央引导地方科技发展资金项目等资助。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2025.110168
