[發明專利]一種用于測量熱障涂層系統表面熱應力的原位裝置

有效

• 申請號: 201910033143.5
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109765119B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 雷鈞;劉世庚;徐艷潔;劉慧;付豪
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N25/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了一種用于測量熱障涂層系統表面熱應力的原位裝置，該裝置包括應力測量儀(101)、基體(102)、粘結層(103)、氧化鋁薄膜(104)、陶瓷層(105)、加熱板(106)和固定板(107)；通過該裝置保證熱應力測量實驗過程中可以改變熱障涂層系統溫度，無損傷檢測式樣升溫?保溫?降溫過程中的熱應力，該裝置結構簡單，操作方便。

技術領域

本發明涉及一種用于測量熱障涂層系統表面熱應力的原位裝置，通過該裝置保證在熱應力測量實驗過程中可以改變熱障涂層系統溫度，無損傷檢測式樣升溫-保溫-降溫過程中的熱應力，屬于試樣力學性能實驗技術領域。

背景技術

由于熱障涂層是典型的多層結構系統，首先，各層材料參數(熱膨脹系數、彈性模量及熱傳導率)不匹配，根據傅立葉定律和熱擴散方程，待測試樣在加熱過程中內部存在溫度差，由于外部約束以及內部各層之間相互約束，使其不能完全脹縮而產生熱應力。其次，各層厚度相差較大，TGO厚約為幾個微米，粘結層和陶瓷層厚度在20um-100um,基體的厚度在mm量級，多尺度的結構導致了熱障涂層具有復雜的宏/微觀力學行為。最后，熱障涂層服役環境及其復雜，需要克服高溫輻射、氣流擾動和氧化燒結等諸多因素，這給應力的測量帶來極大困難，同時試樣在室溫和高溫條件下所表現出來的力學性能并不相同，這對熱障涂層薄膜熱應力檢測提出了更高的要求。所以設計一套針對于可以控制溫度實時測量試樣力學性能的裝置迫在眉睫。

發明內容

為了改善上述問題，本發明的目的在于提供一種用于測量熱障涂層系統表面熱應力的裝置，通過該裝置保證在熱應力測量實驗過程中可以改變熱障涂層系統溫度，無損傷檢測式樣升溫-保溫-降溫過程中的熱應力。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種用于測量熱障涂層系統表面熱應力的原位裝置，其特征在于：該裝置保證熱應力測量實驗過程中能夠改變熱障涂層系統溫度，無損傷檢測式樣升溫-保溫-降溫過程中的熱應力；該裝置包括應力測量儀(101)、基體(102)、粘結層(103)、氧化鋁薄膜(104)、陶瓷層(105)、加熱板(106)和固定板(107)；

基體(102)、粘結層(103)、氧化鋁薄膜(104)、陶瓷層(105)、加熱板(106)由內到外布置在固定板(107)上；

所述應力測量儀(101)獨立存在基體(102)上方；所述基體(102)的外壁噴涂形成粘結層(103)；所述粘結層(103)表面濺射形成氧化鋁薄膜(104)；所述氧化鋁薄膜(104)表面噴涂形成陶瓷層(105)；所述加熱板(106)在陶瓷層(105)表面通過拉簧固定；所述基體(102)內壁與固定板(107)圓柱過盈配合。

在實驗過程中，首先將基體(102)、粘結層(103)、氧化鋁薄膜(104)和陶瓷層(105)組合結構安裝在固定板(107)中，然后將加熱板(106)通過拉簧固定在陶瓷層(105)表面，加熱板(106)設置指定溫度，熱障涂層系統受熱存在熱應力而發生變形，此時通過應力測量儀(101)測出熱障涂層系統表面熱應力。

與現有技術相比較，本發明具有如下有益效果：

本發明所述的可加熱熱障涂層系統表面熱應力的原位裝置，可以改變熱障涂層系統溫度，無損傷檢測式樣升溫-保溫-降溫過程中的熱應力，該裝置結構簡單，操作方便。

附圖說明

圖1是本發明的可加熱熱障涂層系統表面熱應力的原位結構爆炸圖。

圖2是本發明的可加熱熱障涂層系統表面熱應力的原位結構側視圖。

圖中：101-應力測量儀、102-基體、103-粘結層、104-氧化鋁薄膜、105-陶瓷層、106-加熱板、107-固定板。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。