一种热障涂层双轴强度测试方法

摘要

本发明公开了一种热障涂层双轴强度测试方法，步骤为：1、首先测量热障涂层圆盘试件各层的厚度t，半径R，获取各层材料的弹性模量E及泊松比ν；然后将三个试件支撑部件置于热障涂层圆盘试件底部陶瓷层一侧周边，且沿着热障涂层圆盘试件的对称中心对称分布，测量支承点到热障涂层圆盘试件对称中心的距离a；2、将活塞加载装置的加载压头的加载点位于热障涂层圆盘试件上部基底一侧表面且加载压头中心与热障涂层圆盘试件中心重合，对热障涂层圆盘试件进行加载，直至陶瓷层表面中心区域出现初始断裂时，记载此时的加载力P_cr；3、通过加载力P_cr计算热障涂层圆盘试件的双轴拉伸强度S；本发明能够简洁高效的测试涂层双轴强度，为更高效的涂层系统的设计与开发奠定了基础。

主权项

一种热障涂层双轴强度测试方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：首先测量热障涂层圆盘试件(2)各层的厚度t，半径R，同时获取各层材料的弹性模量E以及泊松比ν；然后将三个试件支撑部件(3)置于热障涂层圆盘试件(2)底部陶瓷层一侧周边，且试件支撑部件(3)沿着热障涂层圆盘试件(2)的对称中心对称分布，测量支承点到热障涂层圆盘试件(2)对称中心的距离a；步骤2：将活塞加载装置(1)的加载压头的加载点位于热障涂层圆盘试件(2)上部基底一侧表面且加载压头中心与热障涂层圆盘试件(2)中心重合，对热障涂层圆盘试件(2)进行加载，陶瓷层的表面中心区域将出现双轴应力状态，直至陶瓷层表面中心区域出现初始断裂时，记载此时的加载力P_cr；步骤3：计算热障涂层圆盘试件(2)的双轴拉伸强度S，计算公式如下式(1)$S=\frac{P_{\mathrm{cr}}{E}_1{Z}_0}{8\pi (1-v_1)(1+v_{\mathrm{ave}})D_0}\left\{(1+v_{\mathrm{ave}})\right[1+2\ln \left(\frac{a}{c}\right)]+(1-v_{\mathrm{ave}})[(1-\frac{c^2}{{2a}^2})\frac{a^2}{R^2}\left]\right\}---\left(1\right)$式(1)中：P_cr——断裂时压头的加载力E₁——陶瓷涂层的弹性模量ν₁——陶瓷涂层的泊松比a——支承点到热障涂层圆盘试件对称中心的距离c——加载压头的半径R——热障涂层圆盘试件的半径v_ave——圆盘试件的平均泊松比  计算公式如式(2)$v_{\mathrm{ave}}=\frac{1}{t_1+t_2+t_3}\underset{i=1}{\overset{3}{\Sigma }}{v}_i{t}_i---\left(2\right)$式(2)中：t₁、t₂、t₃分别表示陶瓷涂层，粘结层和基底的厚度式(1)中：Z₀——圆盘试件的中性面位置  计算公式如式(3)$Z_0=\frac{{\Sigma }_{i=1}^3(E_i{t}_i/(1-v_i^2))(h_{i-1}+t_i/2)}{{\Sigma }_{i=1}^3{E}_i{t}_i/(1-v_i^2)}---\left(3\right)$式(1)中：D₀——圆盘试件的抗弯刚度  计算公式如式(4)$D_0=\underset{i=1}{\overset{3}{\Sigma }}\frac{E_i{t}_i}{1-v_i^2}[h_{i-1}^2+h_{i-1}{t}_i+\frac{t_i^2}{3}-(h_{i-1}+\frac{t_i}{2})Z_0]---\left(4\right)$式(3)和式(4)中：h_i‑1——圆盘试件内层间界面位置  计算公式如式(5)$h_{i-1}=\underset{j=1}{\overset{i-1}{\Sigma }}{t}_j---\left(5\right)$式(2)，(3)和式(4)中：E₁、E₂、E₃和ν₁、ν₂、ν₃分别表示陶瓷涂层，粘结层和基底的弹性模量和泊松比。