CN102928335A - 一种测试热障涂层强度的双轴拉伸试件 - Google Patents
一种测试热障涂层强度的双轴拉伸试件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102928335A CN102928335A CN2012103780152A CN201210378015A CN102928335A CN 102928335 A CN102928335 A CN 102928335A CN 2012103780152 A CN2012103780152 A CN 2012103780152A CN 201210378015 A CN201210378015 A CN 201210378015A CN 102928335 A CN102928335 A CN 102928335A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- substrate
- test specimen
- biaxial stretch
- thermal barrier
- test piece
- 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.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
一种测试热障涂层强度的双轴拉伸试件，包括金属拉伸基底和喷涂于金属拉伸基底表面的基底表面涂层，所述金属拉伸基底设计成具有双轴拉伸特性的试样，具体形状为：在两正交方向具有可供双轴拉伸机夹持的夹持柄，所述夹持柄与试件主体部分具有平滑的过渡区，在金属拉伸基底的中间部位开设四个对称的圆形孔；所述基底表面涂层以试件的正中心位置为对称轴，对称地分布于四个对称的圆形孔之间区域；本发明通过双轴拉伸测试试件的设计可以有效模拟出涂层系统在服役环境中所承受的复杂应力状态，为全面准确地获取涂层系统的强度参数提高基础。
Description
技术领域
本发明涉及热障涂层材料强度测试技术领域，具体涉及一种测试热障涂层强度的双轴拉伸试件。
背景技术
热障涂层技术是一项非常重要的热防护技术，其主要喷涂于金属基底表面，对金属基底起到很好的隔热防护作用，在燃汽轮机以及航空发动机的热端部件上具有广泛的应用。热障涂层技术的使用可以明显降低金属基底的服役温度，使得热端部件能够在高于其熔点的燃气温度下运行，这对提高燃气效率，节约能源具有十分现实的意义。由于该系统复杂的多层结构以及残酷的高温服役环境，热障涂层的破坏模式复杂多变，服役寿命难以得到有效保证。因此，提高热障涂层系统的服役寿命是工程技术中重点关注的问题。作为设计高效长寿命热障涂层的一项基本指标，涂层系统的强度便显得十分重要。在传统的强度测试中，多采用单轴拉伸试件或者三点/四点弯曲试件，这些试件均不能模拟出涂层系统在实际服役过程中所承受的复杂应力状态。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种测试热障涂层强度的双轴拉伸试件，其通过双轴拉伸测试试件的设计，能够模拟出涂层系统在服役环境中所承受的复杂应力状态，为准确有效地测试涂层强度奠定基础。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种测试热障涂层强度的双轴拉伸试件，包括金属拉伸基底1和喷涂于金属拉伸基底1表面的基底表面涂层3，所述金属拉伸基底1设计成具有双轴拉伸特性的试样，具体形状为：在两正交方向具有可供双轴拉伸机夹持的夹持柄1-1，所述夹持柄1-1与试件主体部分具有平滑的过渡区1-2，在金属拉伸基底1的中间部位开设四个对称的圆形孔2；所述基底表面涂层3以试件的正中心位置为对称轴，对称地分布于四个对称的圆形孔2之间区域。
所述金属拉伸基底1及基底表层涂层3的厚度和大小均与测试需求相一致。
所述的圆形孔2的位置和大小与测试需求相一致。
所述圆形孔2的大小一致。
与现有的单轴拉伸试件以及三/四点弯曲试件设计相比较，本发明的双轴拉伸试件能够有效模拟出基底表面涂层系统在实际服役过程中的复杂应力状态，为全面准确地获取相关反映基底表面涂层强度的关键指标奠定了基础；四个对称圆形孔的设计，使得圆形孔之间区域在金属拉伸基底拉伸过程中，具有比较均匀的应力分布，保证了基底表面涂层在金属基底承受双轴拉伸的过程中承受比较均匀的应力，实现了基底表面涂层应力在测试中具有可控性。
在测试过程中，该试件除了可以承受等双轴拉伸以外，还可以调整两轴的拉伸幅度，使其处于非等双轴拉伸状态，从而使基底表面涂层处于更复杂的应力状态中。
附图说明
图1是本发明中所涉及的一种测试热障涂层强度的双轴拉伸试件的基底俯视图（等厚设计）。
图2是该试件在双轴拉伸时的过程示意图；图2中，4为双轴加载方向。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1和图2所示，本发明的一种测试热障涂层强度的双轴拉伸试件，包括金属拉伸基底1和喷涂于金属拉伸基底1表面的基底表面涂层3，所述金属拉伸基底1设计成具有双轴拉伸特性的试样，具体形状为：在两正交方向具有可供双轴拉伸机夹持的夹持柄1-1，所述夹持柄1-1与试件主体部分具有平滑的过渡区1-2，本实施例的过渡区1-2为圆弧，在金属拉伸基底1的中间部位开设四个对称的圆形孔2；所述基底表面涂层3以试件的正中心位置为对称轴，对称地分布于四个对称的圆形孔2之间区域，图中4为双轴加载方向。
优选金属拉伸基底1及基底表面涂层3的厚度和大小均能够根据测试需求调整；圆形孔2的位置和大小能够根据测试需求调整，从而使得中间的基底表面涂层在基底拉伸的过程中获得不同的应力大小。
优选圆形孔2的大小一致，进一步保证了基底表面涂层在金属基底承受双轴拉伸的过程中承受比较均匀的应力。
该试件的设计使得当金属拉伸基底处于双轴拉伸状态时，在基底表面涂层的喷涂区域也会出现双轴的应力状态，这种复杂的应力状态正是基底表面涂层在实际服役过程中所承受的应力状态。能够模拟出基底表面涂层在复杂应力状态下的破坏失效也正是该试件区别于传统的单轴拉伸以及三/四点弯曲试件的最大之处。由于该试件能够有效模拟出基底表面涂层在实际服役时的应力状态，所以为全面准确地获取相关反映基底表面涂层强度的关键控制参数提供了基础。
在测试过程中，该试件除了可以承受等双轴拉伸以外，还可以调整两轴的拉伸幅度，使其处于非等双轴拉伸状态，从而使基底表面涂层处于更复杂的应力状态中。
尽管上面结合附图对本方法的优选实例进行了详细描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围内，还可以做出很多形式的双轴拉伸基底，包括改变试件的夹持方式和四个对称孔的孔形等，也可以改变涂层的喷涂形状，如圆形，菱形等。这些均在本发明的保护之内。
Claims (4)
1.一种测试热障涂层强度的双轴拉伸试件，包括金属拉伸基底（1）和喷涂于金属拉伸基底（1）表面的基底表面涂层（3），其特征在于：所述金属拉伸基底（1）设计成具有双轴拉伸特性的试样，具体形状为：在两正交方向具有可供双轴拉伸机夹持的夹持柄（1-1），所述夹持柄（1-1）与试件主体部分具有平滑的过渡区（1-2），在金属拉伸基底（1）的中间部位开设四个对称的圆形孔（2）；所述基底表面涂层（3）以试件的正中心位置为对称轴，对称地分布于四个对称的圆形孔（2）之间区域。
2.根据权利要求1所述的测试热障涂层强度的双轴拉伸试件，其特征在于：所述金属拉伸基底（1）及基底表层涂层（3）的厚度和大小均与测试需求相一致。
3.根据权利要求1所述的测试热障涂层强度的双轴拉伸试件，其特征在于：所述的圆形孔（2）的位置、大小与测试需求相一致。
4.根据权利要求1所述的测试热障涂层强度的双轴拉伸试件，其特征在于：所述圆形孔（2）的大小一致。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012103780152A CN102928335A (zh) | 2012-10-08 | 2012-10-08 | 一种测试热障涂层强度的双轴拉伸试件 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012103780152A CN102928335A (zh) | 2012-10-08 | 2012-10-08 | 一种测试热障涂层强度的双轴拉伸试件 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102928335A true CN102928335A (zh) | 2013-02-13 |
Family
ID=47643188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2012103780152A Pending CN102928335A (zh) | 2012-10-08 | 2012-10-08 | 一种测试热障涂层强度的双轴拉伸试件 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102928335A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105203412A (zh) * | 2015-10-15 | 2015-12-30 | 厦门理工学院 | 基于电磁高能率下的薄板材料成形极限的测量装置及方法 |
| CN108195755A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-22 | 广东省新材料研究所 | 一种不锈钢背管与高纯铜靶材的结合强度测试方法 |
| CN109959558A (zh) * | 2019-05-05 | 2019-07-02 | 中国人民解放军陆军装甲兵学院 | 用于涂层材料原位拉伸观测系统的试样基体 |
| CN110501105A (zh) * | 2019-09-17 | 2019-11-26 | 西安交通大学 | 一种热障涂层界面附近陶瓷层残余应力的无损测量方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1321881A (zh) * | 2000-04-28 | 2001-11-14 | 北京航空材料研究院 | 测量涂层结合强度的方法和用于测量的试样 |
| CN1621802A (zh) * | 2004-12-30 | 2005-06-01 | 中国科学院力学研究所 | 涂层力学试验装置 |
| CN101004373A (zh) * | 2007-01-22 | 2007-07-25 | 中国科学院力学研究所 | 一种涂层质量的判断方法 |
-
2012
- 2012-10-08 CN CN2012103780152A patent/CN102928335A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1321881A (zh) * | 2000-04-28 | 2001-11-14 | 北京航空材料研究院 | 测量涂层结合强度的方法和用于测量的试样 |
| CN1621802A (zh) * | 2004-12-30 | 2005-06-01 | 中国科学院力学研究所 | 涂层力学试验装置 |
| CN101004373A (zh) * | 2007-01-22 | 2007-07-25 | 中国科学院力学研究所 | 一种涂层质量的判断方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 吴多锦: "热障涂层界面破坏实时测试分析及实验模拟系统的研制", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105203412A (zh) * | 2015-10-15 | 2015-12-30 | 厦门理工学院 | 基于电磁高能率下的薄板材料成形极限的测量装置及方法 |
| CN105203412B (zh) * | 2015-10-15 | 2019-05-28 | 厦门理工学院 | 基于电磁高能率下的薄板材料成形极限的测量装置及方法 |
| CN108195755A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-22 | 广东省新材料研究所 | 一种不锈钢背管与高纯铜靶材的结合强度测试方法 |
| CN108195755B (zh) * | 2017-12-28 | 2020-05-19 | 广东省新材料研究所 | 一种不锈钢背管与高纯铜靶材的结合强度测试方法 |
| CN109959558A (zh) * | 2019-05-05 | 2019-07-02 | 中国人民解放军陆军装甲兵学院 | 用于涂层材料原位拉伸观测系统的试样基体 |
| CN110501105A (zh) * | 2019-09-17 | 2019-11-26 | 西安交通大学 | 一种热障涂层界面附近陶瓷层残余应力的无损测量方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102928335A (zh) | 一种测试热障涂层强度的双轴拉伸试件 | |
| Wang et al. | Modeling of thermal properties and failure of thermal barrier coatings with the use of finite element methods: A review | |
| Matejicek et al. | Quenching, thermal and residual stress in plasma sprayed deposits: NiCrAlY and YSZ coatings | |
| Dong et al. | Effect of TGO thickness on thermal cyclic lifetime and failure mode of plasma‐sprayed TBC s | |
| CN104372285B (zh) | 一种基于等离子喷涂的高温散斑制作方法 | |
| WO2009155934A8 (en) | A nacelle travelling crane | |
| CN105543465A (zh) | 一种大型风力发电机偏航齿轮控冷淬火回火处理工艺 | |
| CN103266295A (zh) | 一种热障涂层激光表面改性方法 | |
| Mao et al. | Interfacial fracture characteristic and crack propagation of thermal barrier coatings under tensile conditions at elevated temperatures | |
| Deng et al. | Construction of three-dimensional dynamic growth TGO (thermally grown oxide) model and stress simulation of 8YSZ thermal barrier coating | |
| CN102994938B (zh) | 一种大气等离子喷涂热障涂层表面的新型激光处理方法 | |
| CN104746145A (zh) | 镍基单晶高温合金的热处理工艺 | |
| Lepeshkin et al. | Investigations of thermal barrier coatings of turbine parts using gas flame heating | |
| CN105424530A (zh) | 一种涂层热震试验装置 | |
| CN104313576A (zh) | 一种在铁片上制备超疏水表面的新方法 | |
| CN104928674B (zh) | 埋覆复合处理提高热障涂层与基体结合力的涂层制备方法 | |
| CN203606210U (zh) | 一种用于钢板z向拉伸试验的夹持装置 | |
| CN103143621A (zh) | 一种激光数字化柔性成形方法及装置 | |
| CN106840868B (zh) | 一种用于热障涂层高温冲蚀试验的试样夹具 | |
| CN204008091U (zh) | 一种用于随动杆疲劳强度试验的试验装置 | |
| Wang et al. | Thermal stress analysis of optimized functionally graded coatings during crack propagation based on finite element simulation | |
| CN104962886A (zh) | 一种化学镀ysz纤维掺杂粘结层的热障涂层的制备方法 | |
| CN203519411U (zh) | 多工位转盘 | |
| CN107034574A (zh) | 一种耐高温面料 | |
| Hao et al. | The Fatigue Life Prediction for EB-PVD Thermal Barrier Coating |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130213 |