一种室温-3000℃高温DIC散斑制备方法技术

本发明专利技术涉及一种室温

【技术实现步骤摘要】
一种室温
‑
3000
℃
高温DIC散斑制备方法


[0001]本专利技术涉及实验固体力学领域，尤其是力、热耦合作用下对于高温环境中的全场位移、变形测量方法，应用于航空航天，高温陶瓷材料等各领域的高温DIC测量室温
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3000℃条件下的位移和应变。

技术介绍

[0002]数字图像相关方法(DIC)是通过对比试件变形前后得到的两幅图片，通过数值计算来得到需要的区域的变形程度等信息的非接触测量的方法。DIC技术已成为一种强大而灵活的工具，用于各种材料和结构的形状、运动和变形测量，在不同的时间和空间尺度上，以及在不同的实验环境中都有着很大的作用。
[0003]散斑作为数字图像相关方法中的一种关键技术，通常通过使用喷枪或者喷笔来喷涂白色或黑色涂料，使其在样品表面形成黑白相间的有对比度的斑点。当试样表面受到白光或单色光(如蓝光或UV光)的照射时，可得到灰度随机分布的图像。喷枪喷涂法主要用于毫米到厘米的宏观尺度散斑制备，除此之外，在增材散斑中，旋转涂布、压缩空气技术、纳米膜重构、纳米粒子自组装、聚焦离子束(FIB)、光刻技术等应用于微纳米尺度的散斑制备。在减材散斑制备中，刮划、磨损、化学腐蚀和聚焦离子束铣削主要用于微尺度散斑制备。
[0004]专利(CN 113588699A)公开了一种用于材料微区局部应变场测量的SEM
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DIC纳米散斑制备方法，该方法成本低、操作性强、可耐高温、与高分辨SEM结合实现微区下100μm
×
100μm到10μm
×
10μm视场的应变测量；但该方法采用Al2O3仅能满足1200℃以下原位热力耦合状态下高分辨SEM
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DIC测量。
[0005]现阶段散斑材料承受温度都在1400℃以下，温度超过1400℃后，散斑材料在经受高温后会出现烧蚀、脱落现象，使得应变场计算出错甚至不能计算。在许多工业领域，材料的使用温度非常高，比如陶瓷材料在高温环境下的性能参数优异，但使用现阶段的DIC方法不能满足这种超高温环境下陶瓷材料的力学行为检测。

技术实现思路

[0006]基于陶瓷材料的高温环境下的性能参数，使用数字图像相关方法进行非接触测量时对散斑材料提出了更高要求。为了解决现有技术存在散斑材料承受温度都在1400℃以下的问题，本专利技术提出了一种室温
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3000℃高温DIC散斑制备方法，可应用于Al2O3、ZrO2基体的散斑材料制备方法，该散斑材料可以在2000℃条件下进行测试，具有耐高温、工艺简单的优势。
[0007]本专利技术通过以下技术方案实施：
[0008]一种室温
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3000℃高温DIC散斑制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0009]S1将散斑粉体与分散剂混合形成混合液；
[0010]S2将混合液分散均匀；
[0011]S3取一部分分散好的混合液滴涂在基底材料表面；
[0012]S4进行分散剂蒸发；
[0013]S5获取分散均匀的耐高温散斑。
[0014]进一步地，所述散斑粉体为适应高温环境测量的粉体，包含氧化物、碳化物和硼化物，其中氧化物、碳化物和硼化物质量比为(10～15)：(1～2)：(1～2)；散斑粉体为纯无机材料，其大部分为氧化物，少部分为碳化物，硼化物，具有良好的耐高温特性。
[0015]进一步地，所述氧化物为Y2O3、Dy2O3、SrZrO3中的一种或多种，所述碳化物为SiC，所述硼化物为ZrB2。
[0016]进一步地，所述分散剂主要由磷酸二氢铝、乙醇溶液组成。
[0017]进一步地，所述分散剂中磷酸二氢铝、乙醇溶液的体积比为1：1～50。
[0018]进一步地，散斑粉体与分散剂质量比分别为1:2.5～10。
[0019]进一步地，步骤S2中所述的分散为利用超声清洗机对分散剂和散斑粉体进行振动分散；超声清洗机，用于产生机械震动，分散散斑粉体与分散剂混合液。
[0020]进一步地，所述的基底材料为所要测量的材料；基体材料用于验证形成的散斑的高温性能。
[0021]进一步地，所述的耐高温散斑为利用点滴涂布法制备的耐高温散斑。
[0022]进一步地，所述的一种室温
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3000℃高温DIC散斑制备方法的用途，用于对航空航天材料如陶瓷复合材料、高温合金在室温、高温环境下由力、热载荷引起的全场变形进行非接触式、高精度测量。
[0023]本专利技术的有益效果：
[0024]1、采用散斑粉体包括Y2O3、Dy2O3、SrZrO3、SiC、ZrB2等纯无机材料，其大部分为氧化物，少部分为碳化物，硼化物，可以保证在高温下稳定、耐高温，同时绿色斑点与基底材料形成灰度对比；采用Al2O3、ZrO2材料可以满足1500℃以上原位热力耦合状态下超高温DIC测量。
[0025]2、采用能自然挥发的乙醇溶液作为分散剂，对散斑分布没有加入额外的加热或者其他处理；
[0026]3、采用点涂法制备耐高温散斑，通过滴管选取机械振动物理分散后的混合液，在基底材料表面制备散斑，设备简单，操作性强，同时保证了散斑的随机性；
[0027]4、采用超声分散的方式，排除了大颗粒粉体的干扰；
[0028]5、数字图像相关方法进行位移的准确跟踪和应变的测量，能够在保持高效率的同时得到更精确的应变计算结果。
附图说明
[0029]附图用来提供对本专利技术的进一步解释，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0030]图1为Al2O3基体材料上加热到1600℃的散斑光学图像；
[0031]图2为ZrO2基体材料上加热到1600℃的散斑光学图像；
[0032]图3为ZrO2基体材料上加热到2000℃的散斑光学图像；
[0033]图4为碳纤维增强碳复合材料上加热到2500℃的散斑光学图像；
[0034]图5为钨金属基体材料上加热到2500℃的散斑光学图像。
具体实施方式
[0035]下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步的详述，但本专利技术的保护范围并不仅限于以下实施例。
[0036]实施例1
[0037]一种室温
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3000℃高温DIC散斑制备方法：
[0038]其中散斑粉体由5gY2O3、3gDy2O3、4gSrZrO3、1gSiC和2gZrB2组成；
[0039]分散剂为磷酸二氢铝、乙醇混合溶液，磷酸二氢铝、乙醇体积比为1：20。
[0040]将散斑粉体与分散剂液体按照质量比为1:5混合均匀，经过超声清洗机分散均匀，使用滴管将混合液点涂于厚度0.5mm、纯度99.7％的Al2O3基体上，获取分散均匀的散斑。将带有散斑的基体材料以10℃/min的升温速率加热到1600℃，保温120分钟，得到的散斑图像可被VIC
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种室温
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3000℃高温DIC散斑制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：S1将散斑粉体与分散剂混合形成混合液；S2将混合液分散均匀；S3取一部分分散好的混合液滴涂在基底材料表面；S4进行分散剂蒸发；S5获取分散均匀的耐高温散斑。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述散斑粉体为适应高温环境测量的粉体，包含氧化物、碳化物和硼化物，其中氧化物、碳化物和硼化物质量比为(10～15)：(1～2)：(1～2)。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述氧化物为Y2O3、Dy2O3、SrZrO3中的一种或多种，所述碳化物为SiC，所述硼化物为ZrB2。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分散剂主要由磷酸二氢铝、乙醇溶液组成。5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：董亚丽，罗雅煊，顾轶卓，马朝利，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：