[發明專利]一種測試涂層熱膨脹系數的方法

有效

• 申請號: 201410688181.1
• 申請日: 2014-11-25
• 公開（公告）號: CN104359938A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 包亦望;萬德田;魏晨光;邱巖;劉小根;田遠;陳璐;張偉
• 申請（專利權）人: 中國建筑材料科學研究總院;中國建材檢驗認證集團股份有限公司
• 主分類號: G01N25/16
• 分類號: G01N25/16
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 魯兵

技術領域

本發明屬于涂層及復合材料熱學性能評價技術領域，涉及一種測試涂層熱膨脹系數的方法，尤其涉及采用相對法測試陶瓷涂層材料，如陶瓷熱障涂層、耐磨涂層、防腐涂層等的熱膨脹系數的方法。

背景技術

陶瓷涂層廣泛應用于航空、航天、軍工、汽車、石油化工以及各種高溫耐磨部件。如發動機和軸承等耐磨耐高溫部件,大都表面采用陶瓷涂層為防護層。在化工領域，很多腐蝕液體通過的管道內壁鍍上陶瓷涂層，壽命和耐久性可以提高數倍。在國防工業和冶金工業領域，很多耐高溫構件的表面需要鍍上熱障涂層，以實現承受高溫或超高溫和氧化腐蝕的效果。由于涂層與基體層材料的膨脹系數之間的差異，往往導致涂層和界面產生殘余應力，在材料設計和結構設計以及熱應力和熱變形的有限元計算分析都必須首先知道涂層和基體層的彈性模量和膨脹系數等材料基本參數。但是，涂層的熱膨脹系數測試一直是個難題,這影響了涂層材料的應用選材和構件設計。其原因是由于涂層無法單獨從基體層上取下并做成熱膨脹系數測試所要求的試件，技術人員一直還沒有找到一種合適的涂層熱膨脹系數的測試方法。過去大多數情況是用相同名稱均質塊體材料的熱膨脹系數來代表這種涂層材料的熱膨脹系數，這樣往往會導致很大的誤差。

發明內容

為了解決涂層熱膨脹系數無法直接測定的技術難題，本發明提供了一種非常方便的測試材料涂層熱膨脹系數的新技術和思路，尤其提供了一種采用相對法測試涂層熱膨脹系數的方法。采用本發明的相對法測試技術，只要有測試普通塊體材料熱膨脹系數的設備，就可以評價涂層的熱膨脹系數，對于陶瓷涂層領域的發展和應用是一個巨大的推動。

本發明第一方面的目的在于提供一種測試涂層熱膨脹系數的方法，包括以下步驟：

(1)針對由基體層和涂層組成的復合體試件，分別測量所述基體層的橫截面積S_s和涂層的橫截面積S_c；

(2)獲得所述基體層的彈性模量E_s和所述涂層的彈性模量E_c；

(3)采用熱膨脹系數試驗儀分別測試所述基體層的熱膨脹系數α_s和所述復合體試件的熱膨脹系數

(4)利用下列算式計算所述涂層的熱膨脹系數α_c：

αc=α‾-EsSsEcSc(αs-α‾).]]>

在本發明中，上述基體層的彈性模量E_s和上述涂層的彈性模量E_c從材料手冊中獲得。

在本發明中，上述基體層的彈性模量E_s通過對另外準備的相同基體層用脈沖激勵器測量獲得。

在本發明中，上述基體層的彈性模量E_s通過對研磨去掉涂層后的基體層試件用脈沖激勵器測量獲得。

在本發明中，涂層的彈性模量E_c采用脈沖激勵相對法計算獲得。

在本發明中，上述涂層的厚度大于20微米。

在本發明中，基體層彈性模量E_s和涂層彈性模量E_c均為已知參數。

上述涂層的彈性模量Ec可采用脈沖激勵相對法計算獲得，詳見發明專利《脈沖激勵相對法測試單層或多層復合體涂層的彈性模量的方法》(申請號201410038225.6)。