CN101905210B - 一种用于高温环境变形测量的散斑制作方法 - Google Patents

一种用于高温环境变形测量的散斑制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101905210B
CN101905210B CN2010102055689A CN201010205568A CN101905210B CN 101905210 B CN101905210 B CN 101905210B CN 2010102055689 A CN2010102055689 A CN 2010102055689A CN 201010205568 A CN201010205568 A CN 201010205568A CN 101905210 B CN101905210 B CN 101905210B
Authority
CN
China
Prior art keywords
speckle
temperature
high temperature
test specimen
liquid component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2010102055689A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101905210A (zh
Inventor
潘兵
吴大方
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beihang University
Original Assignee
Beihang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beihang University filed Critical Beihang University
Priority to CN2010102055689A priority Critical patent/CN101905210B/zh
Publication of CN101905210A publication Critical patent/CN101905210A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101905210B publication Critical patent/CN101905210B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

一种用于高温环境变形测量的散斑制作方法，它包括五大步骤：步骤一：试件准备：将被测试件材料加工成所需尺寸，然后对其表面先用丙酮清洗，后用棉球拭干和干燥处理；步骤二：将适用高温环境不低于1200℃的高温无机胶的液体组分用酒精按体积比为7∶3比例，在容器里稀释并搅拌均匀；步骤三：将氧化钴即CoO粉末按10％的重量比加入稀释后的高温无机胶的液体组分；步骤四：将加入氧化钴粉末的溶液用毛刷或滴管随机点涂、喷溅或溅撒在经清洗干燥后的试件表面；步骤五：在室温环境中放置至少24小时，待试样表面干燥固化后，完成高温散斑制作。该散斑耐高温，可作为高温环境下材料表面全场变形信息的载体。本发明思路新颖、操作简便、实用性强。

Description

一种用于高温环境变形测量的散斑制作方法
(一)技术领域
本发明涉及一种用于高温环境变形测量的散斑制作方法，属于实验力学领域。
(二)背景技术
航空航天材料、航空发动机中的零构件、高压蒸汽锅炉、汽轮机以及化工炼油设备中使用的很多材料及构件需在一段时间内或长期在高温环境下工作。高温对材料或结构的影响主要体现在两个方面：1)温度会影响材料的物理性能和力学性能。例如材料的高温力学性能不同于室温，对于在高温环境下使用的材料，如果仅考虑其常温短时静载下的力学性能是远不能满足设计要求的。因为温度对金属材料的力学性能影响很大，一般随温度升高，材料的刚度和强度降低而塑性增加，并降低其疲劳寿命。因而测定这些材料在高温环境下的力学参数(如弹性模量、强度极限和热膨胀系数等)对于材料和结构的安全设计、可靠性评定及寿命预测都具有重要意义；2)温度会使构件的几何形状发生改变(即出现所谓的热变形)，使高温下构件的几何形状偏离理想的设计状态从而影响构件原有的工作状态。在对材料的高温力学性能进行测试时，由于载荷可通过与高温环境箱配合的材料力学试验机直接获得，因此如何精确测量被测物体在高温环境下的表面变形就成为材料高温力学性能测试中最为关键的问题。此外，直接测量由温度变化引起的热变形对于材料的热膨胀系数测定以及确定构件在热变形后的形状也至关重要。
作为一种基于数字图像处理和数值计算的先进光学测量方法，数字图像相关方法可对材料或结构表面全场高温变形进行非接触试测量。与接触式的和逐点测量的高温应变片测量方法相比，数字图像相关方法具有非接触和全场测量的优势。但在用数字图像相关方法测量试样表面的变形时，试样表面必需具有随机的灰度分布作为变形信息载体。该随机灰度分布通常称作散斑。散斑可以是被测试样表面的自然纹理(通常也称作自然散斑)。但一般情况下被测物体表面的灰度对比度较低，因此需在其表面制作人工散斑。在高温环境中被测物体表面由力、热载荷作用会出现变形，其表面的人工散斑作为被测试样变形信息的忠实载体随着试样表面一起变形。
目前在常温环境下常用的人工散斑制作方法是喷漆法。喷漆法是将常规的家居黑白装饰漆随机喷涂在被测试样表面以形成人工散斑图。但普通装饰漆不能耐高温，实验表明当温度超过350℃时常用装饰漆就开始氧化烧蚀，其原有颜色会发生显著变化，从而引起严重的退相关现象的出现。这种退相关现象会造成数字图像相关分析失效，因此已有的散斑制作方法无法用作高温环境下变形信息的载体。
文献[Lyons JS，Liu J and Sutton MA.High-temperature deformation measurementusing digital image correlation.Experimental Mechanics.用数字图像相关方法测量高温变形.实验力学1996，36(1)：64-70]采用氮化硼和氧化铝陶瓷涂层在金属表面制作散斑。但制作方法较复杂，而且陶瓷涂层对被测材料表面有一定的增强作用，最终会影响数字图像相关方法变形测量的准确性。
本发明中所述一种用于高温变形测量的散斑制作方法，提供了一种在高温环境下其形态和灰度依然完好保存的高温散斑颗粒制作方法，并且该高温散斑可牢靠地粘附在金属、陶瓷和复合材料的表面，为数字图像相关方法测量这些材料表面高温变形提供了一种理想的变形信息载体，该人工散斑所适用的温度范围从室温至1200℃。
(三)发明内容
本发明的目的是提供一种用于高温环境变形测量的散斑制作方法，它是用不同大小的细毛刷或不同口径的滴管，在金属、陶瓷和复合材料等固体材料固体表面随机点涂、喷溅或溅撒出不同大小的散斑颗粒，制作过程简单、制作成本底。在1200℃高温环境下，该方法制作的散斑颗粒的灰度和形态无显著变化，可作为力、热载荷作用引起的材料表面变形的忠实载体，散斑图像可被数字图像相关方法直接分析处理以提前全场变形信息。
本发明的技术方案如下：
一种用于高温环境变形测量的散斑制作方法，该方法包括如下步骤：
步骤一：试件准备：将被测试件材料加工成所需尺寸，然后对其表面先用丙酮清洗，后用棉球拭干和干燥处理；
步骤二：选取适用高温环境不低于1200℃的高温无机胶的液体组分用酒精按体积比为7∶3比例，在器皿或容器里稀释并搅拌均匀；
步骤三：将氧化钴(CoO)粉末按10％的重量比加入稀释后的高温无机胶的液体组分；
步骤四：将加入氧化钴粉末的溶液用毛刷或滴管随机点涂、喷溅或溅撒在经清洗干燥后的试件表面；
步骤五：在室温环境中放置至少24小时，待试样表面干燥固化后，完成高温散斑制作。
其中，步骤二中所述的选取适用高温环境不低于1200℃的高温无机胶的液体组分为北京奥宇可鑫表面工程技术有限公司生产的型号为Ak04-4的高温无机胶的液体组分。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：
1)散斑制作可用现有材料配制而成；
2)制作的散斑颗粒对试样表面无增强作用；
3)在1200°高温下该散斑颗粒形态无显著变化；
4)具体操作简单、容易实现，制作成本底。
(四)附图说明
图1为本发明一种用于高温变形测量的散斑制作方法的流程图
(五)具体实施方式
现结合附图对本发明的具体结构和实施方式作进一步的详细说明。
实施例1：
图1是本发明一种用于高温环境变形测量的散斑制作方法的操作流程图，其具体操作步骤如下：
a.选被测试件材料为铬镍奥氏体不锈钢(材料牌号为1Cr19Ni9Ti)，将该被测试件切割成尺寸为100mm×100mm×2mm(长×宽×厚)形状，然后对其表面用丙酮清洗后用棉球拭干和干燥处理；
b.将北京奥宇可鑫表面工程技术有限公司生产的型号为Ak04-4的高温无机胶的液体组分用酒精按体积比为7∶3比例稀释并搅拌均匀；
c.将氧化钴粉末按10％的重量比例加入稀释后的高温无机胶的液体组分；
d.将加入氧化钴粉末的溶液用毛刷随机点涂在经清洗干燥后的试件表面；
e.在室温环境中放置28小时，待试样表面干燥固化后，高温人工散斑制作完成。
实施例2：
a.选被测试件材料为310S不锈钢，将该被测试件切割成尺寸为100mm×100mm×2mm(长×宽×厚)形状，然后对其表面用丙酮清洗后用棉球拭干和干燥处理；
b.将北京奥宇可鑫表面工程技术有限公司生产的型号为Ak04-4的高温无机胶的液体组分用酒精按体积比为7∶3比例稀释并搅拌均匀；
c.将氧化钴粉末按10％的重量比例加入稀释后的高温无机胶的液体组分；
d.将加入氧化钴粉末的溶液用毛刷随机喷溅在经清洗干燥后的试件表面；
e.在室温环境中放置24小时，待试样表面干燥固化后，高温人工散斑制作完成。

Claims (1)

1.一种用于高温环境变形测量的散斑制作方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：
步骤一：试件准备：将被测试件材料加工成预定尺寸，然后对其表面先用丙酮清洗，后用棉球拭干和干燥处理；
步骤二：将适用高温环境不低于1200℃的高温无机胶的液体组分和酒精组分按体积比为7∶3的比例，在容器里稀释并搅拌均匀；
步骤三：将氧化钴即CoO粉末按10％的重量比加入稀释后的高温无机胶的液体组分；
步骤四：将加入氧化钴粉末的溶液用毛刷或滴管随机点涂、喷溅或溅撒在经清洗干燥后的试件表面；
步骤五：在室温环境中放置至少24小时，待试件表面干燥固化后，完成高温散斑制作。
CN2010102055689A 2010-06-11 2010-06-11 一种用于高温环境变形测量的散斑制作方法 Expired - Fee Related CN101905210B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010102055689A CN101905210B (zh) 2010-06-11 2010-06-11 一种用于高温环境变形测量的散斑制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010102055689A CN101905210B (zh) 2010-06-11 2010-06-11 一种用于高温环境变形测量的散斑制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101905210A CN101905210A (zh) 2010-12-08
CN101905210B true CN101905210B (zh) 2012-06-06

Family

ID=43260881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010102055689A Expired - Fee Related CN101905210B (zh) 2010-06-11 2010-06-11 一种用于高温环境变形测量的散斑制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101905210B (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102506733B (zh) * 2011-09-22 2013-10-30 清华大学 一种微米尺度散斑的制作方法
CN102679899B (zh) * 2012-05-11 2014-08-13 北京理工大学 用于界面高温变形测量的微尺度散斑制作方法
CN103792117B (zh) * 2014-01-20 2016-01-20 湘潭大学 制备适用于高温环境散斑的方法
CN104777021B (zh) * 2015-04-01 2018-03-13 上海交通大学 基于dic焊接动态应变测试的高温散斑制备方法
CN105043835A (zh) * 2015-08-20 2015-11-11 哈尔滨工业大学 一种用于高温变形测试实验的散斑的制作方法
CN105758683B (zh) * 2016-03-09 2018-10-16 清华大学 一种粘附性强的耐高温散斑及其制备方法
CN109975087B (zh) * 2019-03-21 2021-03-09 上海交通大学 一种基于压印的高温散斑制备方法
CN110986811B (zh) * 2019-11-01 2021-05-25 武汉科技大学 一种用于定型耐火材料形变测试的散斑制备方法
CN110926356B (zh) 2019-12-05 2021-11-02 武汉科技大学 一种用于定型耐火材料高温形变测试的散斑制备方法
CN111504215A (zh) * 2020-04-10 2020-08-07 安徽大学 一种基于激光散斑dic法的聚变堆偏滤器靶板应变测量系统和方法
CN112517312B (zh) * 2020-11-20 2021-11-26 贵州大学 Dic技术中被测试件表面增白及随机散斑自动生成装置
CN112556976B (zh) * 2020-12-09 2022-08-12 中国航天空气动力技术研究院 一种用于特种风洞实验模型变形测量的散斑制作方法
CN114636384A (zh) * 2022-03-02 2022-06-17 湖南大学 一种多尺度高温散斑的参数化高通量制备方法
CN116608776B (zh) * 2022-09-14 2023-10-13 北京航空航天大学 一种高温多尺度散斑自动点涂装置及点涂方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1320663A (zh) * 2001-04-16 2001-11-07 曾洪源 一种高温耐磨涂料
WO2005003695A1 (en) * 2003-06-24 2005-01-13 Cidra Corporation Characterizing unsteady pressures in pipes using optical measurement devices
JP2007262605A (ja) * 2006-03-28 2007-10-11 Nippon Paper Industries Co Ltd グラビア印刷用塗工紙の製造方法及びその塗工紙
CN201096733Y (zh) * 2007-04-19 2008-08-06 华东理工大学 一种涂层高温蠕变变形的测量装置
CN101240996A (zh) * 2008-03-14 2008-08-13 清华大学 一种制作高温微米尺度散斑的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1320663A (zh) * 2001-04-16 2001-11-07 曾洪源 一种高温耐磨涂料
WO2005003695A1 (en) * 2003-06-24 2005-01-13 Cidra Corporation Characterizing unsteady pressures in pipes using optical measurement devices
JP2007262605A (ja) * 2006-03-28 2007-10-11 Nippon Paper Industries Co Ltd グラビア印刷用塗工紙の製造方法及びその塗工紙
CN201096733Y (zh) * 2007-04-19 2008-08-06 华东理工大学 一种涂层高温蠕变变形的测量装置
CN101240996A (zh) * 2008-03-14 2008-08-13 清华大学 一种制作高温微米尺度散斑的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
潘兵等.《数字图像相关中基于可靠变形初值估计的大变形测量》.《光学学报》.2009,第29卷(第2期),400-403. *
潘兵等.《数字图像相关方法中散斑图的质量评价研究》.《实验力学》.2010,第25卷(第2期),120-123. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101905210A (zh) 2010-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101905210B (zh) 一种用于高温环境变形测量的散斑制作方法
CN105486564B (zh) 一种变形测量的散斑制作方法
Qiao et al. Influence of pores on mechanical properties of plasma sprayed coatings: Case study of YSZ thermal barrier coatings
CN102679899B (zh) 用于界面高温变形测量的微尺度散斑制作方法
CN101566542B (zh) 一种提取材料断裂韧度的方法
CN104777021B (zh) 基于dic焊接动态应变测试的高温散斑制备方法
CN104406982B (zh) 一种利用纳米压痕形貌实时测量材料氧化速率的方法
Yang et al. A real time deformation evaluation method for surface and interface of thermal barrier coatings during 1100° C thermal shock
CN101776645A (zh) 一种带热障涂层的叶片热疲劳失效的模拟测试方法
CN102364331B (zh) 一种奥氏体不锈钢表面铁污染分级的方法
CN104655505B (zh) 一种基于仪器化球压入技术的残余应力检测方法
CN103257094B (zh) 一种树脂中碳纳米管分散性的测定方法
CN111239019A (zh) 基于太赫兹光谱技术的热障涂层微孔隙结构特征表征方法
CN110823714B (zh) 高温环境热障涂层表面和界面断裂韧性三点弯曲检测方法
CN107574439A (zh) Fb2钢原奥氏体晶界显示的侵蚀剂、制备方法及应用
Liu et al. Determination of Young's modulus and Poisson's ratio for coatings
CN105758683A (zh) 一种粘附性强的耐高温散斑及其制备方法
Kim et al. An experimental and numerical study on adhesion force at the nanoscale
CN107271475A (zh) 一种确定冷热循环条件下金属材料尺寸变化临界条件的方法
US11835331B2 (en) Method for fabricating speckle for high temperature deformation measurement of shaped refractory material
Russo et al. Study of damage evolution in 316L stainless steel composite enamel coatings by in situ scanning electron microscopy and acoustic emissions analyses
Xie et al. Micro‐indentation fracture from flat‐ended cylindrical indenter
CN109975087A (zh) 一种基于压印的高温散斑制备方法
Jacobs et al. The surface-topography challenge: Problem definition
Wang et al. Research on crack propagation behaviour of EB-PVD TBCs based on TGO evolution

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120606

Termination date: 20140611

EXPY Termination of patent right or utility model