[发明专利]一种在高温环境下研究含内埋界面缺陷的热障涂层界面屈曲破坏的实验控制方法

摘要

本发明公开了一种在高温环境下研究含内埋界面缺陷的热障涂层界面屈曲破坏的实验控制方法。该实验方法所需的实验设备有：万能试验机、氧乙炔高温加热装置、热电偶测温装置、涂层破坏过程的CCD观察装置和计算机。该方法主要是对含界面缺陷的热障涂层试样预先施加一定的压缩载荷，其载荷大小和施加方式均有相应要求，利用其压缩载荷来近似代替热障陶瓷涂层中的残余压缩应力，这样不仅操作简单，而且可以缩短实验时间，这对于分析陶瓷层与粘结层的界面结合性能提供了重要实验方法，也对今后研究薄膜/涂层系统的界面屈曲问题提供良好的基础和经验借鉴。通过实验发现，热障陶瓷涂层发生界面屈曲破坏的界面裂纹临界长度a_cr一般为3～4mm。

主权项

1、一种在高温环境下研究含内埋界面缺陷的热障涂层界面屈曲破坏的实验控制方法，其步骤是：设备包括：万能试验机、氧乙炔高温加热装置(11)、热电偶测温装置(12)、涂层破坏过程的CCD观察装置和计算机；(1)对热障涂层试样进行热-力耦合高温压缩实验具体实验控制方法的步骤是：第一步，首先利用万能试验机压头(10)对含界面缺陷的热障涂层试样预加载一定的压缩载荷P1，并设置保载时间为40～70min，其压缩载荷的大小为金属基体压缩或屈曲破坏的临界载荷P2的30～50％。第二步，然后利用氧乙炔加热装置(11)反复均匀加热热障涂层试样的陶瓷层(5)表面区域。应注意氧乙炔喷枪火焰仅仅加热试样陶瓷涂层(5)表面，而不是直接加热整个试样和试样其它表面；同时注意调整喷枪火焰和陶瓷涂层(5)表面的距离，保证陶瓷表面温度被控制在指定温度范围内，如在1000～1500℃范围内；保持喷枪以2～6cm/s的速度沿试样长度方向来回移动，以使陶瓷表面均匀受热。第三步，当含界面缺陷的热障陶瓷涂层突然发生界面屈曲破坏时，及时记录相应地外加压缩载荷P1、陶瓷表面温度、陶瓷层(5)与粘结层(2)界面温度、基体(1)底表面温度，同时停止氧乙炔加热，缓慢地将万能试验机卸载，取出发生界面屈曲破坏的试样。第四步，如果热障涂层试样原始界面缺陷过短，则通过适当加大压缩载荷P1和提高实验温度，P1控制在P1≤70％.P2范围内，仍旧不能观察到试样界面屈曲破坏，则需更换具有更长的原始界面缺陷的试样，重复上述实验步骤第一步至第三步。