[发明专利]一种考虑剪应力对涂层-基体界面拉伸强度影响的试验装置

说明书

本发明公开了一种剪应力下涂层‑基体界面拉伸强度测试的试验装置，包括步进电机、竖直旋转轴、水平旋转轴、试样、角度测量板、粘接块、锁链、砝码块、可调旋转筒和支撑架；所述的试样包括基体和其端面上的涂层；所述的步进电机联接有所述的竖直旋转轴；所述水平旋转轴水平安装在所述的竖直旋转轴上，且所述的水平旋转轴的背部固定有所述的角度测量板，端部固定有所述的试样；所述的粘接块一端与所述的试样涂层端粘接，且所述的粘接块另一端通过所述的锁链与所述的砝码块联接；所述的可调旋转筒与所述的水平旋转轴联接且内部设有所述的砝码块。当步进电机带动竖直旋转轴旋转时，该装置可通过控制可调旋转筒的旋转角度来改变施加在涂层与基体界面结合处剪切力的大小，进而实验测量不同剪应力下涂层‑基体界面拉伸强度的变化情况。

技术领域

本发明涉及涂层界面结合强度测量领域，具体是涉及一种考虑剪应力对涂层-基体界面拉伸强度影响的试验装置。

背景技术

现今涂层的应用领域十分的广泛，在工程实际中，涂层与基体之间的良好结合直接决定着材料的服役寿命。因此研究如何表征测量涂层与基体界面结合强度变得尤其重要。界面拉伸强度和界面剪切强度的测量是最常见的表征界面结合强度的两种方法。界面拉伸强度和界面剪切强度分别是表征涂层-基体材料在结合界面起裂瞬时作用在界面上的最大正应力和最大剪应力，分别反映了涂层-基体结合界面抵抗拉伸与剪切破坏的能力。

但现实情况中，涂层-基体界面结合处的破坏情况往往非常复杂，涂层从基体表面的脱离可能既受拉应力的影响，同时也会受到剪切应力的影响。当涂层-基体界面结合处既受拉应力又受剪切力时，界面强度如何变化还需进一步去深入研究。

发明内容

本发明旨在提供一种测量效率高、操作方便、自动化程度高的考虑剪应力对涂层-基体界面拉伸强度影响的试验装置。为考虑不同剪应力作用下涂层-基体界面结合拉伸强度变化情况的定量研究奠定了实验基础。

一种考虑剪应力对涂层-基体界面拉伸强度影响的试验装置，包括步进电机、上固定板、中固定板、下固定板、轴承座、竖直旋转轴、水平旋转轴、试样、角度测量板、粘接块、锁链、砝码块、可调旋转筒和支撑架；所述的试样包括基体和其端面上的涂层；所述的步进电机联接有所述的竖直旋转轴；所述水平旋转轴水平安装在所述的竖直旋转轴上，且所述的水平旋转轴的背部固定有所述的角度测量板，端部固定有所述的试样；所述的粘接块一端与所述的试样涂层端粘接，且所述的粘接块另一端通过所述的锁链与所述的砝码块联接；所述的可调旋转筒与所述的水平旋转轴联接且内部设有所述的砝码块。当步进电机带动竖直旋转轴旋转时，该装置可通过控制可调旋转筒的旋转角度来改变施加在涂层与基体界面结合处剪切力的大小，进而实验测量不同剪应力下涂层-基体界面拉伸强度的变化情况。

所述的步进电机固定在所述的下固定板上，所述的下固定板与所述的支撑架固定，所述的步进电机的输出轴通过联轴器与所述的竖直旋转轴联接。

所述的支撑架上还分别固定有所述的上固定板和所述的中固定板，它们中间位置上分别安装有所述的轴承座，轴承座通过内部的轴承与所述的竖直旋转轴联接，确保了所述的竖直旋转轴的工作稳定可靠。

所述的水平旋转轴通过键联接和上端的螺母固定联接在所述的竖直旋转轴上，一端面内部设有一长方体状孔，且上端设有一定大小的通孔，通孔直径小于长方体状孔截面边长，优选地，长方体状孔深30-60mm，长方体状孔的截面边长等于1.5-3倍的通孔直径。

所述的试样基体一端部为长方体状，端部上面设有一与所述的水平旋转轴上端通孔同一大小的通孔，所述的试样基体长方体状端部正好可嵌入水平旋转轴端面内部的长方体状孔内，且两个通孔同心，然后可通过螺栓联接将所述的试样固定在所述的水平旋转轴上。

所述的试样涂层端与所述的粘接块用强力粘接剂粘接，强力粘结剂的粘接强度大于涂层-基体界面的结合强度。