[发明专利]一种用于测量热障涂层系统表面热应力的原位装置

说明书

本发明公开了一种用于测量热障涂层系统表面热应力的原位装置，该装置包括应力测量仪(101)、基体(102)、粘结层(103)、氧化铝薄膜(104)、陶瓷层(105)、加热板(106)和固定板(107)；通过该装置保证热应力测量实验过程中可以改变热障涂层系统温度，无损伤检测式样升温‑保温‑降温过程中的热应力，该装置结构简单，操作方便。

技术领域

本发明涉及一种用于测量热障涂层系统表面热应力的原位装置，通过该装置保证在热应力测量实验过程中可以改变热障涂层系统温度，无损伤检测式样升温-保温-降温过程中的热应力，属于试样力学性能实验技术领域。

背景技术

由于热障涂层是典型的多层结构系统，首先，各层材料参数(热膨胀系数、弹性模量及热传导率)不匹配，根据傅立叶定律和热扩散方程，待测试样在加热过程中内部存在温度差，由于外部约束以及内部各层之间相互约束，使其不能完全胀缩而产生热应力。其次，各层厚度相差较大，TGO厚约为几个微米，粘结层和陶瓷层厚度在20um-100um,基体的厚度在mm量级，多尺度的结构导致了热障涂层具有复杂的宏/微观力学行为。最后，热障涂层服役环境及其复杂，需要克服高温辐射、气流扰动和氧化烧结等诸多因素，这给应力的测量带来极大困难，同时试样在室温和高温条件下所表现出来的力学性能并不相同，这对热障涂层薄膜热应力检测提出了更高的要求。所以设计一套针对于可以控制温度实时测量试样力学性能的装置迫在眉睫。

发明内容

为了改善上述问题，本发明的目的在于提供一种用于测量热障涂层系统表面热应力的装置，通过该装置保证在热应力测量实验过程中可以改变热障涂层系统温度，无损伤检测式样升温-保温-降温过程中的热应力。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于测量热障涂层系统表面热应力的原位装置，其特征在于：该装置保证热应力测量实验过程中能够改变热障涂层系统温度，无损伤检测式样升温-保温-降温过程中的热应力；该装置包括应力测量仪(101)、基体(102)、粘结层(103)、氧化铝薄膜(104)、陶瓷层(105)、加热板(106)和固定板(107)；

基体(102)、粘结层(103)、氧化铝薄膜(104)、陶瓷层(105)、加热板(106)由内到外布置在固定板(107)上；

所述应力测量仪(101)独立存在基体(102)上方；所述基体(102)的外壁喷涂形成粘结层(103)；所述粘结层(103)表面溅射形成氧化铝薄膜(104)；所述氧化铝薄膜(104)表面喷涂形成陶瓷层(105)；所述加热板(106)在陶瓷层(105)表面通过拉簧固定；所述基体(102)内壁与固定板(107)圆柱过盈配合。

在实验过程中，首先将基体(102)、粘结层(103)、氧化铝薄膜(104)和陶瓷层(105)组合结构安装在固定板(107)中，然后将加热板(106)通过拉簧固定在陶瓷层(105)表面，加热板(106)设置指定温度，热障涂层系统受热存在热应力而发生变形，此时通过应力测量仪(101)测出热障涂层系统表面热应力。

与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：

本发明所述的可加热热障涂层系统表面热应力的原位装置，可以改变热障涂层系统温度，无损伤检测式样升温-保温-降温过程中的热应力，该装置结构简单，操作方便。

附图说明

图1是本发明的可加热热障涂层系统表面热应力的原位结构爆炸图。

图2是本发明的可加热热障涂层系统表面热应力的原位结构侧视图。

图中：101-应力测量仪、102-基体、103-粘结层、104-氧化铝薄膜、105-陶瓷层、106-加热板、107-固定板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。