基于双层材料模型测量APS热障涂层界面断裂韧性方法技术

一种基于双层材料模型测量APS热障涂层界面断裂韧性方法。其采用APS制备热障涂层试样，测量试样不同层不同点的硬度和杨氏模量值。对陶瓷面层，考虑孔隙率影响，将陶瓷面层的硬度和杨氏模量采用修正公式修正。将所得数据带入双层模型计算公式中得到整体杨氏模量和硬度的比值。在Origin或Excel中对界面处压痕数据进行线性拟合计算交点坐标得到界面处临界载荷和临界裂纹长度。将上述数据带入经典公式中得到界面断裂韧性。本发明专利技术考虑到APS喷涂的热障涂层具有一定孔隙率的特点，对陶瓷面层的硬度和杨氏模量进行修正，得到具有相当精确的界面断裂韧性值，减少了孔隙带来的误差，使界面断裂韧性更接近于真实值。断裂韧性更接近于真实值。断裂韧性更接近于真实值。

【技术实现步骤摘要】
基于双层材料模型测量APS热障涂层界面断裂韧性方法


[0001]本专利技术属于测量
，特别是涉及一种基于双层材料模型测量APS热障涂层界面断裂韧性的方法。

技术介绍

[0002]热障涂层是一种被广泛应用于燃气轮机和航空涡轮发动机热端部件表面的高温/超高温防护涂层,是提高热端部件耐高温性能、降低发动机油耗、延长发动机使用寿命的重要手段。大气等离子喷涂(APS)是热障涂层涂覆于热端部件表面最常用的表面加工技术之一，该方法具有设备简单、工艺参数易于调节、制备效率高等优点，其制备的涂层具有较高的致密度和结合强度。目前用于航空发动机热端部件的热障涂层主要为双层涂层结构，即金属粘结底层和陶瓷面层。对于长时间在高温热环境下服役的热障涂层，最终失效模式多为层间剥落、散裂，而失效发生的部位往往位于金属粘结底层和陶瓷面层间的界面处。而断裂韧性是材料防止裂纹扩展断裂的能力，因而对界面处断裂韧性准确测量就显得尤为重要。
[0003]压痕法测量断裂韧性是目前工程上测试材料断裂韧性的最为普遍的测试方法，使用最多的是Anstis等人于1981年提出的经典公式，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双层材料模型测量APS热障涂层界面断裂韧性的方法，其特征在于：所述的方法包括按顺序进行的下列步骤：1)制备APS热障涂层试样，所述APS热障涂层试样包括由下至上依次设置的基体、金属粘结层和陶瓷面层；其中金属粘结层和陶瓷面层构成APS热障涂层；2)使用扫描电镜拍摄上述陶瓷面层的图像，然后根据ASTM B276标准，选取多个测量点，利用图像法从图像中测得各测量点的孔隙率pi并取平均值作为陶瓷面层的孔隙率p；3)在上述测量点处，利用维氏硬度测量仪逐点测量维氏硬度值而获得实测维氏硬度值，将各测量点处的孔隙率pi带入以下经验公式，得到修正后的维氏硬度值H
v
，表达式如式(1)所示：H
v
＝1191
‑
24.27pi
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(1)然后验证修正后的维氏硬度值H
v
是否小于实测维氏硬度值；如判断结果为是，取所有测量点修正后的维氏硬度值的平均值作为陶瓷面层的维氏硬度值H
T
；4)在上述陶瓷面层上选取多个测量点，利用纳米压痕仪逐点测量杨氏模量值而获得实测杨氏模量值E0，考虑孔隙率p的影响，将每个测量点的实测杨氏模量值E0使用以下经验公式进行修正而获得修正后的杨氏模量值E，表达式如式(2)所示：取所有测量点修正后的杨氏模量值E的平均值作为陶瓷面层的杨氏模量值E
T
；5)在上述金属粘结层上选取多个测量点，利用维氏硬度测量仪逐点测量维氏硬度值，选取多个测量点并利用纳米压痕仪逐点测量杨氏模量值，分别取所有测量点的维氏硬度值和杨氏模量值的平均值作为金属粘结层的维氏硬度值H
B
和杨氏模量值E
B
；6)将上述陶瓷面层的维氏硬度值H
T

【专利技术属性】
技术研发人员：刘延宽，费宇杰，王志平，战金滢，王源生，邹慧，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：