一种用于曲面基底上热障涂层的剪切试验夹具及其方法技术

本发明专利技术公开了一种用于曲面基底上热障涂层的剪切试验夹具及其方法。本发明专利技术的剪切试验夹具包括：基座台、滑块空腔、上压杆空腔、试样空腔、定位滑块、下顶杆、支撑底座和上压杆；本发明专利技术解决了异型热障涂层力学性能参数数据不足的问题，通过采用定位滑块和下顶杆约束曲面基底，能够对曲面基底进行完全固定，解决了试样装夹不稳和试验过程容易失稳侧滑的问题，保证曲面基底上的热障涂层受到纯剪切载荷，从而确保剪切试验的成功和试验结果的准确性；并且剪切试验夹具型式简单，夹具尺寸小，能够应用于不同温度环境下曲面基底的热障涂层的剪切测试，可行性高，操作简单。操作简单。操作简单。

【技术实现步骤摘要】
一种用于曲面基底上热障涂层的剪切试验夹具及其方法


[0001]本专利技术涉及力学性能测试技术，具体涉及一种用于曲面基底上热障涂层的剪切试验夹具及其测试方法。

技术介绍

[0002]热障涂层(Thermal Barrier Coatings,TBCs)是由美国国家航空航天局(NASA)研究中心于1953年提出的概念，是一种高温热端部件表面防护技术。该技术将耐高温低导热的陶瓷材料喷涂或沉积到金属基底部件表面，有效地降低其工作温度。为满足航空发动机高流量比、高推重比和高进口温度的需求，热障涂层技术已经成为先进航空发动机研制中的一项关键技术。
[0003]服役寿命是评价热障涂层性能的关键技术指标之一。其中，热障涂层与金属基底之间的界面开裂与剥落一直是制约该技术广泛应用的瓶颈问题。热障涂层的破坏过程通常是：系统内部的微裂纹在残余应力的作用下逐渐扩展、合并，陶瓷层逐渐与基底发生分层，并最终导致涂层的剥落、失效。引起失效破坏的原因有：高温环境下热生长氧化层(TGO)的生长、陶瓷涂层与金属基底的热膨胀不匹配、喷涂过程导致的残余应力过大等。因此，热障涂层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于曲面基底上热障涂层的剪切试验夹具，用于曲面基底上热障涂层测试的试样为双层半圆环柱形，包括热障涂层和曲面基底，曲面基底的形状为半圆环柱体，即为外半圆柱体内具有内半圆柱体空腔，在曲面基底的外侧表面涂覆有热障涂层，热障涂层的形状为半圆环柱体，热障涂层的高度小于曲面基底的高度，其特征在于，所述剪切试验夹具包括：基座台、滑块空腔、上压杆空腔、试样空腔、定位滑块、下顶杆、支撑底座和上压杆；其中，基座台的上端面和下端面为水平面，至少具有一个侧面为垂直平面，作为固定面；在基座台的内部具有三个独立的空腔分别为滑块空腔、上压杆空腔和试样空腔；滑块空腔位于基座台的下部且靠近固定面的一侧，形状为长方体，滑块空腔的两个侧面分别贯穿基座台不为固定面的侧壁；上压杆空腔位于基座台的上部且远离固定面的一侧，形状为半圆环柱体，上压杆空腔的顶部连通至基座台的上端面，上压杆空腔的半圆环柱体的内径等于试样的曲面基底的外径；试样空腔位于滑块空腔与上压杆空腔之间并且分别与滑块空腔和上压杆空腔连通，试样空腔内的空间不小于曲面基底的外半圆柱体的体积，连通压杆空腔的一侧的形状为半圆柱体，试样空腔的半圆柱体的直径等于试样的曲面基底的外径，高度不小于试样的曲面基底的高度；在基座台的底部且位于上压杆空腔下设置有安装槽，安装槽的形状为半圆环柱体，安装槽与试样空腔连通，且上表面与上压杆空腔的底部连通；在滑块空腔内放置定位滑块，定位滑块的高度不大于滑块空腔的高度，定位滑块的长度大于试样的曲面基底的内径且不大于试样的曲面基底的外径；在固定面上且正对定位滑块的中心设置有螺纹孔，螺纹孔具有内螺纹，螺纹孔连通至滑块空腔；下顶杆包括连接为一个整体的端头和螺杆，螺杆具有外螺纹，下顶杆的螺杆底部通过螺纹孔伸入至滑块空腔，并抵住定位滑块；上压杆包括连接为一个整体的支撑面和压入面，在水平的支撑面的下表面且位于上压杆空腔的一侧设置有与支撑面垂直的压入面，压入面形状为半圆环柱体，压入面的半圆环柱体的内径和外径分别与上压杆空腔一致，压入面的高度大于试样的热障涂层的上表面与基座台的上端面之间的距离；支撑底座包括连接为一个整体的水平底座和竖直支撑座，在水平底座上且位于上压杆空腔的一侧设置有与水平底座垂直的竖直支撑座，竖直支撑座的水平形状为与安装槽的水平一致的半圆环柱体，竖直支撑座的高度不高于安装槽的高度，水平底座的水平尺寸与试样空腔的水平尺寸一致；将试样安装在基座台内的试样空腔内，将支撑底座安装在基座台的下端面，支撑底座的竖直支撑座位于安装槽内，支撑底座的竖直支撑座的上表面与定位滑块的上端面齐平，支撑底座的水平底座的上表面与定位滑块的下端面齐平，支撑底座的水平底座的下表面与基座台的下端面齐平，支撑底座对试样的底部起支撑作用，试样的热障涂层位于上压杆空腔内；将上压杆的压入面安装在基座台内的上压杆空腔中，并使得使上压杆的下端面与热障涂层的上端面紧贴；通过旋进下顶杆，使得定位滑块牢固顶在曲面基底的竖直侧面上；将用于曲面基底上热障涂层的剪切试验夹具放置在试验平台，并对试验平台进行加热，通过上压杆施加剪切载荷，进行热障涂层的剪切测试。2.如权利要求1所述的剪切试验夹具，其特征在于，所述基座台、上压杆、定位滑块、下顶杆和支撑底座均采用高温合金或高温陶瓷。3.如权利要求2所述的剪切试验夹具，其特征在于，所述高温合金分为铁基、镍基、钴基
或难熔金属基。4.如权利要求2所述的剪切试验夹具，其特征在于，所述高温陶瓷为碳化硅、氧化铝或氮化硅。5.如权利要求1所述的剪切试验夹具，其特征在于，所述定位滑块的上端面与支撑底座的竖直支撑座的上端面平齐；定位滑块的下端面与支撑底座的水平底座的上端面齐平。6.一种如权利要求1所述用于曲面基底上热障涂层的剪切试验...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲兆亮，罗桑瑜，黄睿哲，白浩然，方岱宁，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：