界面裂纹扩展阻力表征涂层附着强度的测试方法

摘要

本发明涉及的是一种检测技术领域的界面裂纹扩展阻力表征涂层附着强度的测试方法。本发明利用外加载荷推动镶入基体中的楔形块，使附着在楔形块与基体共同表面上的涂层挠曲，促使裂纹在涂层与基体界面萌生扩展，通过显微观察设备，从试样的侧面或表面直接观察裂纹几何形状，通过断裂力学计算出涂层附着强度。该测试方法克服了现有涂层附着强度测试方法测试试样制备复杂、涂层与基体界面受到污染、膜基界面裂纹不能直接观察缺点，提供了一种简单、快速的定量测量涂层附着强度的方法。

主权项

1.一种界面裂纹扩展阻力表征涂层附着强度的测试方法，其特征在于，利用外加载荷推动镶入基体中的楔形块，使附着在楔形块与基体共同表面上的涂层挠曲，促使裂纹在涂层与基体界面萌生扩展，通过显微观察设备，从试样的截面或表面直接观察裂纹几何形状，通过断裂力学计算出涂层附着强度，具体方法步骤为：①在涂层基体中预制一楔形槽；②使用相同几何形状的楔形块，并与楔形槽紧密配合；③在基体带有楔形块的一侧表面附着一层涂层；④通过加载系统推动楔形块，使产生竖直方向的位移，导致涂层与基体界面出现裂纹；⑤利用显微观察设备从被测物的侧面直接观测裂纹形貌，测量裂纹几何形状参数；⑥将裂纹几何形状参数与涂层力学参数代入断裂理论模型，计算出界面裂纹扩展阻力G，以裂纹扩展阻力G值来定量表征涂层附着强度，所述的界面裂纹扩展阻力G为：$G=\frac{q^2}{4D}{(3a+b)}^2$其中：$q=w/[\frac{a^3-b^3}{6D}+\frac{a^{2}b-{\mathrm{ab}}^2}{D}-\frac{{(a-b)}^3}{4D}]$$D=\frac{{\mathrm{Eh}}^3}{12(1-v^2)}$a为对称裂纹一半长度，b为楔形块一半长度，w为楔形块竖直与涂层表面的位移，E和v为涂层弹性模量和泊松比，h为涂层厚度。