專利名稱：一種測試熱障涂層強度的雙軸拉伸試件的制作方法
技術領域：
本發明涉及熱障涂層材料強度測試技術領域，具體涉及一種測試熱障涂層強度的雙軸拉伸試件。
背景技術：
熱障涂層技術是一項非常重要的熱防護技術，其主要噴涂于金屬基底表面，對金屬基底起到很好的隔熱防護作用，在燃汽輪機以及航空發動機的熱端部件上具有廣泛的應用。熱障涂層技術的使用可以明顯降低金屬基底的服役溫度，使得熱端部件能夠在高于其熔點的燃氣溫度下運行，這對提高燃氣效率，節約能源具有十分現實的意義。由于該系統復雜的多層結構以及殘酷的高溫服役環境，熱障涂層的破壞模式復雜多變，服役壽命難以得到有效保證。因此，提高熱障涂層系統的服役壽命是工程技術中重點關注的問題。作為設計高效長壽命熱障涂層的一項基本指標，涂層系統的強度便顯得十分重要。在傳統的強度測試中，多采用單軸拉伸試件或者三點/四點彎曲試件，這些試件均不能模擬出涂層系統在實際服役過程中所承受的復雜應力狀態。發明內容
為解決上述現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種測試熱障涂層強度的雙軸拉伸試件，其通過雙軸拉伸測試試件的設計，能夠模擬出涂層系統在服役環境中所承受的復雜應力狀態，為準確有效地測試涂層強度奠定基礎。
為達到上述目的，本發明采用如下技術方案予以實現
一種測試熱障涂層強度的雙軸拉伸試件，包括金屬拉伸基底I和噴涂于金屬拉伸基底I表面的基底表面涂層3，所述金屬拉伸基底I設計成具有雙軸拉伸特性的試樣，具體形狀為在兩正交方向具有可供雙軸拉伸機夾持的夾持柄1-1，所述夾持柄1-1與試件主體部分具有平滑的過渡區1-2，在金屬拉伸基底I的中間部位開設四個對稱的圓形孔2 ;所述基底表面涂層3以試件的正中心位置為對稱軸，對稱地分布于四個對稱的圓形孔2之間區域。
所述金屬拉伸基底I及基底表層涂層3的厚度和大小均與測試需求相一致。
所述的圓形孔2的位置和大小與測試需求相一致。
所述圓形孔2的大小一致。
與現有的單軸拉伸試件以及三/四點彎曲試件設計相比較，本發明的雙軸拉伸試件能夠有效模擬出基底表面涂層系統在實際服役過程中的復雜應力狀態，為全面準確地獲取相關反映基底表面涂層強度的關鍵指標奠定了基礎；四個對稱圓形孔的設計，使得圓形孔之間區域在金屬拉伸基底拉伸過程中，具有比較均勻的應力分布，保證了基底表面涂層在金屬基底承受雙軸拉伸的過程中承受比較均勻的應力，實現了基底表面涂層應力在測試中具有可控性。
在測試過程中，該試件除了可以承受等雙軸拉伸以外，還可以調整兩軸的拉伸幅度，使其處于非等雙軸拉伸狀態，從而使基底表面涂層處于更復雜的應力狀態中。
圖I是本發明中所涉及的一種測試熱障涂層強度的雙軸拉伸試件的基底俯視圖 (等厚設計)。
圖2是該試件在雙軸拉伸時的過程示意圖；圖2中，4為雙軸加載方向。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。
如圖I和圖2所示，本發明的一種測試熱障涂層強度的雙軸拉伸試件，包括金屬拉伸基底I和噴涂于金屬拉伸基底I表面的基底表面涂層3，所述金屬拉伸基底I設計成具有雙軸拉伸特性的試樣，具體形狀為在兩正交方向具有可供雙軸拉伸機夾持的夾持柄1-1， 所述夾持柄1-1與試件主體部分具有平滑的過渡區1-2，本實施例的過渡區1-2為圓弧，在金屬拉伸基底I的中間部位開設四個對稱的圓形孔2 ;所述基底表面涂層3以試件的正中心位置為對稱軸，對稱地分布于四個對稱的圓形孔2之間區域，圖中4為雙軸加載方向。
優選金屬拉伸基底I及基底表面涂層3的厚度和大小均能夠根據測試需求調整； 圓形孔2的位置和大小能夠根據測試需求調整，從而使得中間的基底表面涂層在基底拉伸的過程中獲得不同的應力大小。
優選圓形孔2的大小一致，進一步保證了基底表面涂層在金屬基底承受雙軸拉伸的過程中承受比較均勻的應力。
該試件的設計使得當金屬拉伸基底處于雙軸拉伸狀態時，在基底表面涂層的噴涂區域也會出現雙軸的應力狀態，這種復雜的應力狀態正是基底表面涂層在實際服役過程中所承受的應力狀態。能夠模擬出基底表面涂層在復雜應力狀態下的破壞失效也正是該試件區別于傳統的單軸拉伸以及三/四點彎曲試件的最大之處。由于該試件能夠有效模擬出基底表面涂層在實際服役時的應力狀態，所以為全面準確地獲取相關反映基底表面涂層強度的關鍵控制參數提供了基礎。
在測試過程中，該試件除了可以承受等雙軸拉伸以外，還可以調整兩軸的拉伸幅度，使其處于非等雙軸拉伸狀態，從而使基底表面涂層處于更復雜的應力狀態中。
盡管上面結合附圖對本方法的優選實例進行了詳細描述，但本發明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的。本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的范圍內，還可以做出很多形式的雙軸拉伸基底，包括改變試件的夾持方式和四個對稱孔的孔形等，也可以改變涂層的噴涂形狀，如圓形，菱形等。這些均在本發明的保護之內。
權利要求
1.一種測試熱障涂層強度的雙軸拉伸試件，包括金屬拉伸基底(I)和噴涂于金屬拉伸基底(I)表面的基底表面涂層(3)，其特征在于所述金屬拉伸基底(I)設計成具有雙軸拉伸特性的試樣，具體形狀為在兩正交方向具有可供雙軸拉伸機夾持的夾持柄(1-1)，所述夾持柄(1-1)與試件主體部分具有平滑的過渡區(1-2)，在金屬拉伸基底(I)的中間部位開設四個對稱的圓形孔(2);所述基底表面涂層(3)以試件的正中心位置為對稱軸，對稱地分布于四個對稱的圓形孔(2)之間區域。
2.根據權利要求I所述的測試熱障涂層強度的雙軸拉伸試件，其特征在于所述金屬拉伸基底(I)及基底表層涂層(3)的厚度和大小均與測試需求相一致。
3.根據權利要求I所述的測試熱障涂層強度的雙軸拉伸試件，其特征在于所述的圓形孔(2)的位置、大小與測試需求相一致。
4.根據權利要求I所述的測試熱障涂層強度的雙軸拉伸試件，其特征在于所述圓形孔(2)的大小一致。
全文摘要
一種測試熱障涂層強度的雙軸拉伸試件，包括金屬拉伸基底和噴涂于金屬拉伸基底表面的基底表面涂層，所述金屬拉伸基底設計成具有雙軸拉伸特性的試樣，具體形狀為在兩正交方向具有可供雙軸拉伸機夾持的夾持柄，所述夾持柄與試件主體部分具有平滑的過渡區，在金屬拉伸基底的中間部位開設四個對稱的圓形孔；所述基底表面涂層以試件的正中心位置為對稱軸，對稱地分布于四個對稱的圓形孔之間區域；本發明通過雙軸拉伸測試試件的設計可以有效模擬出涂層系統在服役環境中所承受的復雜應力狀態，為全面準確地獲取涂層系統的強度參數提高基礎。
文檔編號G01N19/04GK102928335SQ20121037801
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月8日 優先權日2012年10月8日
發明者王鐵軍, 蘇羅川, 張偉旭, 李建果, 閆淵 申請人:西安交通大學