专利名称：一种在高温环境下研究含内埋界面缺陷的热障涂层界面屈曲破坏的实验控制方法
技术领域：
本发明涉及含内埋界面缺陷的热障涂层实验试样在高温环境下热障涂层界面屈曲破坏的 实验控制方法。
背景技术：
在新材料技术领域中，涂层/薄膜材料具有许多基体材料所不具备的力、热、光、电、磁、 化学以及输运性能，正是这些独特的物理性能，使得涂层/薄膜材料已在微电子器件、'磁存储 器、表面涂层和复合材料等领域发挥了极其重要的作用。但是由于受到材料参数不匹配以及 界面缺陷、工作温度、残余应力和外加载荷的影响，在实际应用中涂层/薄膜材料通常与基体 材料发生界面脱层、屈曲和剥离破坏。目前有几百种不同类型的涂层/薄膜材料被用来保护结 构工程材料远离腐蚀、磨损和冲蚀，提供润滑作用和热绝缘功能。美国康涅狄格州大学Padture 教授等人在世界顶级刊物〈Science〉文章中指出热障涂层(Thermal Barrier Coatings,简称 TBCs)系统是所有涂层系统中最复杂的一种结构，也是最急需应用在航空发动机和工业涡轮 机内高温部件的一种涂层。热障涂层表面技术的基本原理是基于陶瓷材料具有高熔点、热传 导率低、蒸汽压低、低的辐射率和高的反射率等特点，将陶瓷粉末喷涂或者沉积在高温合金 热端部件表面，使得金属部件与高温燃气隔绝开来，以降低高温部件的工作温度，使其免受 燃气的高温腐蚀和冲蚀，大大延长高温部件的使用寿命，使现代航空燃气涡轮发动机在高于 高温合金熔点温度的恶劣环境中工作成为可能，进而提高了航空发动机燃气温度和热效率。
然而在实际应用中，由于材料参数不匹配、高温蠕变、高温界面氧化和陶瓷材料高温相 变等因素共同导致热障涂层受到热应力和残余压缩应力的交替作用，而且随着应用时间的增
加，陶瓷层内受到越来越大的残余压缩应力作用，同时还伴随着涂层界面孔洞或界面裂纹的 不断成核、扩展和裂纹连接。随着热循环次数的增加，逐渐增大的残余压縮应力和界面裂纹 共同导致了陶瓷涂层以屈曲和剥落形式与金属基体相脱离而破坏。 一旦涂层发生剥落，热端 金属部件将直接暴露在高温恶劣环境下，其后果是十分严重的。因此界面屈曲破坏是热障涂 层材料不可避免的最主要最常见的破坏模式，对于该问题巳吸引了固体力学、材料科学和应 用数学等领域中科研工作者的广泛关注。
由于热障涂层系统的多样性和破坏机理的复杂性，研究人员还难以对热障涂层界面破坏 的时间和位置进行准确预测和估计。针对在应用中热障涂层界面屈曲破坏问题，目前研究人 员还只是停留在普通的高温热循环试验阶段，也即对热障涂层试样进行上百次的高温热循环 实验，然后观察在此过程中是否会产生界面屈曲破坏现象。这种方法的缺点是不易实时观察 到屈曲破坏现象，也不能确定屈曲破坏的具体位置和时间，无法准确地记录实验破坏条件，只能对热障涂层界面屈曲破坏做定性分析。而热障涂层界面屈曲破坏是热障涂层系统破坏模 式中最重要的一种破坏模式，所以研究人员迫切希望有一套合适的研究热障涂层界面屈曲破 坏的实验控制方法。
发明内容
本发明的目的是提出了一种在高温环境下实现热障涂层界面屈曲破坏的实验控制方法， 该实验方法需要的设备包括万能试验机、氧乙炔高温加热装置(ll)、热电偶测温装置(12)、 涂层破坏过程的CCD观察装置和计算机。
(1)对热障涂层试样进行热-力耦合高温压缩实验
具体实验控制方法的步骤是
第一步，首先利用万能试验机压头(10)对含界面缺陷的热障涂层试样预加载一定的压縮 载荷S，并设置保载时间为40 70min，其压縮载荷的大小为试样中金属基体压縮(屈曲)破坏
临界载荷尸2的30~50°/。。
第二步，然后利用氧乙炔加热装置(11)反复均匀加热热障涂层试样的陶瓷层(5)表面区域。 应注意氧乙炔喷枪火焰仅仅加热试样陶瓷涂层(5)表面，而不是直接加热整个试样和试样其它 表面；同时注意调整喷枪火焰和陶瓷涂层(5)表面的距离，保证陶瓷表面温度被控制在指定温 度范围内，如在1000 150(TC范围内；保持喷枪以2 6cm/s的速度沿试样长度方向来回移动， 以使陶瓷表面均匀受热。
第三步，当热障陶瓷涂层(5)突然发生界面屈曲破坏时，及时记录相应地外加压縮载荷《、
陶瓷表面温度、陶瓷层(5)与粘结层(2)界面温度、基体(l)底表面温度，同时停止氧乙炔加热， 缓慢地将万能试验机卸载，取出发生界面屈曲破坏的试样。
在实验过程中，如果热障涂层试样中原始界面缺陷长度过短，难以实现陶瓷层的屈曲破 坏现象，则可以通过适当加大压缩载荷(控制在《^70%*尸2范围内)或提高实验温度，以达到
在该种界面缺陷长度下热障涂层试样发生屈曲破坏的临界条件。如果当压縮载荷g接近了金 属基体的压缩破坏载荷尸2，陶瓷表面温度超过了 1000°C，但是还是没有发现陶瓷层的屈曲破
坏，则说明原始的界面缺陷长度过小，陶瓷层屈曲破坏的临界条件接近于合金基体整体屈曲 破坏条件。在这种条件下，陶瓷层基本上不会发生界面屈曲破坏。
众所周知，在热障涂层系统应用中，由于材料参数不匹配，陶瓷层(5)会不断受到残余压 縮应力的作用，同时在界面缺陷或裂纹的形成和扩展条件下，随着热循环次数的增加，逐渐增大的残余压缩应力和界面裂纹共同导致了陶瓷涂层(5)以屈曲和剥落形式与金属基体相脱 离而破坏。最终促使陶瓷层(5)发生屈曲(压縮)破坏和剥落。在本发明的实验方法中，提出一 个在热障涂层试样两端预先加载一定压縮载荷i^来近似代替陶瓷层(5)中积累的残余压縮应
力的方法，大大缩短实验时间，可以有效地节省一定的人力、物力。通过预先设计的原始界 面缺陷和施加压縮载荷，可以有效地縮短在高温环境下研究热障涂层(5)界面屈曲破坏的实验
时间和实验条件，大大提高了实验效率。其压缩载荷《的大小一般等于金属基体压縮(屈曲)
破坏的临界载荷g的30~50%。
在本发明中，有两种方式来获得含界面缺陷的热障涂层试样， 一种是人为的在热障陶瓷 涂层(5)与粘结层(2)界面制造界面缺陷。根据实际破坏情况，界面缺陷被设置在陶瓷层(5)与粘 结层(2)的界面，其材料成分是Al203薄层，其预制原始长度为"，试样的具体制备工艺请见 实施例1;另一种是通过许多次高温热循环氧化实验，由于界面氧化和在制备过程中残留的 孔洞导致在热障涂层(5)和粘结层(2)的界面自然形成界面缺陷(裂纹)。
附图1为应用等离子喷涂工艺制备含界面缺陷的热障涂层实验试样的示意图 附图2为在高温环境下实现热障涂层界面屈曲破坏的实验示意图 附图3含界面缺陷的热障涂层试样发生界面屈曲破坏的图片
其中l表示基体，2表示粘结层，3表示软材质耐高温金属薄片，4表示喷涂的八1203 层，5表示喷涂的陶瓷层，IO表示万能试验机的压头，ll表示氧乙炔加热装置，12表示热电 偶。
具体实施例方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。以下实施例旨在说明本发明而 不是对本发明的进一步限定。 实施例1
由于在实际应用过程中热障涂层系统需要经历很长地时间才能形成界面缺陷和微观裂
纹，以及微观裂纹不断扩展，最终连接成宏观裂纹，同时也需要经历相当长的时间，陶瓷层
内的残余压縮应力才能积累到陶瓷层屈曲破坏的临界应力。为了縮短实验时间和提高实验效
率，本实施例是采用等离子喷涂工艺人为地合理地制备含一条界面缺陷的热障涂层实验试样，
在高温环境下采用本发明提出的实验方法对含界面缺陷的热障涂层试样进行实验研究，得到
其界面屈曲破坏实验现象，进而得到其实验控制方法和条件。
本实施例首先采用的是一种用等离子喷涂工艺制备含界面缺陷的热障涂层实验试样，热障涂层试样的材料分别是基体(l)为镍基高温合金材料，粘结层(2)是NiCrAlY合金；陶瓷层 (5)材料是含6~8wt%Y203的Zr02，界面缺陷材料(4)是A1203薄层。
其具体制备步骤如下
第一步基体(l)前处理
对选取的基体(l)进行喷砂，使基体(1)表面粗糙度及"<0.7，基体(1)的几何尺寸是40X5 X5附w。
第二步采用等离子喷涂工艺制备粘结层(2)
将第一步处理后的基体(l)安装在喷涂设备的工作台上，在第一组等离子喷涂工艺条件下 制得带粘结层的第一基体；粘结层(2)的厚度为100//w，其粉材是粒度为50 80//m的 NiCrAlY。
所述第一组等离子喷涂工艺条件为喷涂距离为90 130mm，喷枪的移动速度为 550 800ww/s,等离子喷涂电压为60~80V，电流为400~600A，送粉量为20~40g/min;
第三步采用等离子喷涂工艺制备预制界面缺陷(裂纹)
将经第二步制得的所述第一基体进行适当的表面毛化处理，然后将用软材质耐高温金属 薄片或耐高温胶带(3)紧紧缠住第一基体两端，仅仅露出中间一小部分过渡层，获得第二基体。 其中露出的过渡层宽度代表了界面缺陷长度"，可以根据实际需要调整。在本次具体实施方 式中，a分别被设置为lmm、 2ww、 3mm，每类试样个数为5个。
然后把第二基体重新安装在喷涂设备的工作台上，预热到400~950°C，然后在第二组等 离子喷涂工艺条件下制得带八1203薄层(4)的第三基体，八1203薄层(4)的厚度为l~4/im,其粉
材的粒度为30~50//m。
所述第二组等离子喷涂工艺条件为喷涂距离为60~100mw，喷枪的移动速度为 200 500mm"，等离子喷涂电压为60~80V，电流为400~600A,送粉量为20~40g/min;
第四步采用等离子喷涂工艺制备陶瓷层(5)
将经第三步制得的所述第三基体小心地去除缠在两端耐高温金属薄片或耐高温胶带(3)， 然后在第三组等离子喷涂工艺条件下制得带陶瓷层(5)的热障涂层实验试样，陶瓷层(5)厚度为
350pm ，陶瓷粉材的粒度为30 70//w ，其成分是含6~8wt%Y203的Zr02。
所述第三组等离子喷涂工艺条件为喷涂距离为60~100m i，喷枪的移动速度为 200 500mm/s，等离子喷涂电压为60~80V，电流为400~600A，送粉量为30~50g/min。
经过上述四个步骤，就完成含界面缺陷的热障涂层实验试样的制备工作，最后对各类含不同长度的界面缺陷试样，分别提取3个试样，对其进行高温热循环实验(具体方式是在 10min内加热至1100°C，然后保温100min，最后在10min内冷却到室温，热循环次数分别有 50次、100次、200次)，其目的是 一方面考察热循环高温氧化对热障涂层界面结合性能的 影响，尤其是对界面缺陷位置处涂层(5)结合性能的影响，另一方面尽量模拟热障涂层系统在 实际应用过程中因高温氧化导致的破坏情况。
由于特殊设计和预先喷涂的Al203薄层(4)，其位置恰好位于陶瓷层(5)和粘结层(2)的界面， 与实际应用情况相比，其位置很合理。由于该薄层的存在，严重影响了该区域的陶瓷层(5)与 粘结层(2)的结合强度，相比其它界面结合情况而言，该区域是弱结合区域，而其它区域是强 结合区域，因此该薄层(4)被近似认为是热障涂层在应用过程中形成的一条界面缺陷(裂纹)。
最后在高温环境下如何对含界面缺陷的热障涂层试样进行实验研究，得到其界面屈曲破 坏实验现象。完成该实验所需的仪器主要有万能试验机、氧乙炔高温加热装置(ll)、热电偶 测温装置(12)、涂层破坏过程的CCD观察装置和计算机。
其具体实验方法步骤是
(1) 连接各设备
为了实现高温环境下含界面缺陷的热障涂层界面屈曲破坏实验，需要组装相关设备，以 达到预期实验效果和观察具体实验过程的目的。
(2) 然后利用万能试验机压头(10)对含界面缺陷的热障涂层试样预加载一定的压缩载荷
A ，并设置保载时间为40 70min，其压縮载荷的大小为金属基体压縮(屈曲)破坏的临界载荷尸2 的30~50%。
(3) 然后利用氧乙炔加热装置(11)反复均匀加热热障涂层试样的陶瓷层(5)表面区域。应注 意氧乙炔喷枪火焰仅仅加热试样陶瓷涂层(5)表面，而不是直接加热整个试样和试样其它表 面；同时注意调整喷枪火焰和陶瓷涂层(5)表面的距离，保证陶瓷表面温度被控制在指定温度 范围内，如在1000 1500'C范围内；保持喷枪以2cm/s的速度沿试样长度方向来回移动，以 使陶瓷表面均匀受热。
(4) 当位于在预先设计的界面缺陷区域附近的热障陶瓷涂层(5)突然发生界面屈曲破坏 时，及时记录相应地外加压縮载荷S、陶瓷表面温度、陶瓷层(5)与粘结层(2)界面温度、基体
(l)底表面温度和试样的原始界面缺陷长度fl，同时停止氧乙炔加热，缓慢地将万能试验机卸 载，取出发生界面屈曲破坏的试样。
(5) 如果热障涂层试样原始界面缺陷过短，通过适当加大压縮载荷(^^70%'尸2)和提高
实验温度，仍旧不能观察到试样界面屈曲破坏，则必须考虑更换具有更长的原始界面缺陷的试样，重复上述实验步骤(2) (4)。
经过上述五个步骤，就完成了在高温环境下对含界面缺陷的热障涂层试样进行陶瓷层界 面屈曲破坏的实验，相关的实验结果图片如图3所示。从图中可以看出，陶瓷层发生界面屈 曲破坏的位置恰好是在预先设计原始缺陷的位置，这充分说明本发明中提出的采用等离子喷 涂工艺制备含界面缺陷热障涂层实验试样的制备工艺是可行的，方案是合理的。本发明提出 的热障涂层界面屈曲破坏的实验方法简单实用，容易重复，并且能准确记录相关临界条件， 如温度梯度、压縮载荷大小、界面裂纹长度等，这对于分析陶瓷层(5)与粘结层(2)的界面结合 强度提供了重要实验参数，也对今后研究薄膜/涂层系统的界面屈曲问题提供良好的基础和经 验借鉴。
实施例2
釆用同样的制备工艺制备含界面缺陷的热障涂层试样，仅仅改变界面缺陷的预制原始长 度，即在本次具体实施方式
中，a分别被设置为4ww、 5mw、 6ww、 8ww禾fl 10ww，每类试 样个数为5个。应用同样的实验方法和实验步骤，对含界面缺陷的热障涂层试样进行高温下 压缩实验，以得到陶瓷层界面屈曲破坏的实验条件和控制方法，结果处理方法同实施例l。
在实验中发现，预先设计的原始缺陷长度a越大，其试样越容易在高温下发生界面屈曲 破坏；而预先设计的原始缺陷长度a越小，则试样越难在高温下发生界面屈曲破坏，或者说 需要更大的压縮载荷和温度梯度。如果原始缺陷长度太小，则陶瓷层不会发生界面屈曲破坏， 而是整个试样会发生整体屈曲破坏，也即令金基体被压坏而导致陶瓷层脱落，这种破坏情况 与实际的热障涂层系统破坏情况不相符。在实验中发现欲使热障涂层试样产生界面屈曲破坏 的原始缺陷临界长度^f是3 4附w。在预先设计的原始界面缺陷长度"小于此临界长度"c的
情况下，则无论如何加多大的压縮载荷和温度，试样不会发生陶瓷层(5)界面屈曲破坏，只能 发生试样的整体压縮破坏，而得不到预期的陶瓷界面屈曲破坏的实验现象。 实施例3
本实施例采用正常的等离子喷涂制备工艺和制备程序来制备热障涂层试样，热障涂层试 样的材料分别是基体(l)为镍基高温合金材料，粘结层(2)是NiCrAlY合金；陶瓷层(5)材料 是含6~8wt%Y203的Zr02。
其具体制备步骤如下-
第一步基体(l)前处理
对选取的基体(l)进行喷砂，使基体(1)表面粗糙度及0<0.7，基体(1)的几何尺寸是40X5第二步采用等离子喷涂工艺制备粘结层(2)
将第一步处理后的基体(l)安装在喷涂设备的工作台上，在第一组等离子喷涂工艺条件下 制得带粘结层的第一基体；粘结层(2)的厚度为100aw，其粉材是粒度为50 80//m的 NiCrAlY。
所述第一组等离子喷涂工艺条件为喷涂距离为90 130mw，喷枪的移动速度为 550~800wm/s，等离子喷涂电压为60-80V,电流为400~600A，送粉量为20~40g/min;
第三步采用等离子喷涂工艺制备陶瓷层(5)
将所得的第一基体在第二组等离子喷涂工艺条件下制得带陶瓷层(5)的热障涂层实验试 样，陶瓷层(5)厚度为350//m ，陶瓷粉材的粒度为30~70//m ，其成分是含6~8wt%Y203的Zr02。
所述第二组等离子喷涂工艺条件为喷涂距离为60 100附m，喷枪的移动速度为 200 500柳w"，等离子喷涂电压为60~80V，电流为400~600A，送粉量为30~50g/min。
经过上述三个步骤，就完成了热障涂层实验试样的制备工作。在实施例中试样个数是IO 个。然后对试样进行高温热循环实验(具体方式是在10min内加热至IIO(TC，然后保温 100min，最后在lOmin内冷却到室温，热循环次数分别有50次、100次、200次、400次和 600次)，其目的是 一方面考察热循环高温氧化对热障涂层界面结合性能的影响；另一方面 尽量模拟热障涂层系统在实际应用过程中因高温氧化和界面裂纹导致的破坏情况。经过许多 次的高温热循环实验之后，由于高温氧化和残余应力的作用，在热障涂层(5)和陶瓷层(2)的界 面上会就形成界面缺陷(裂纹)，而且界面缺陷的大小会随着热循环次数的增加而增大，这样 就获得了含界面缺陷的热障涂层试样。
最后在高温环境下如何对含界面缺陷的热障涂层试样进行实验研究，得到其界面屈曲破 坏实验现象。完成该实验所需的仪器主要有万能试验机、氧乙炔高温加热装置(ll)、热电偶 测温装置(12)、涂层破坏过程的CCD观察装置和计算机。
其具体实验方法步骤是
(1) 连接各设备
为了实现高温环境下含界面缺陷的热障涂层界面屈曲破坏实验，需要组装相关设备，以 达到预期实验效果和观察具体实验过程的目的。
(2) 然后利用万能试验机压头(10)对含界面缺陷的热障涂层试样预加载一定的压縮载荷
《，并设置保载时间为40 70min，其压縮载荷的大小为金属基体压縮(屈曲)破坏的临界载荷i^ 的30~50%。(3) 然后利用氧乙炔加热装置(11)反复均匀加热热障涂层试样的陶瓷层(5)表面区域。应注 意氧乙炔喷枪火焰仅仅加热试样陶瓷涂层(5)表面，而不是直接加热整个试样和试样其它表 面；同时注意调整喷枪火焰和陶瓷涂层(5)表面的距离，保证陶瓷表面温度被控制在指定温度 范围内，如在1000 1500。C范围内；保持喷枪以2cm/s的速度沿试样长度方向来回移动，以 使陶瓷表面均匀受热。
(4) 当热障陶瓷涂层突然发生界面屈曲破坏时，及时记录相应地外加压縮载荷^、陶瓷
表面温度、陶瓷层(5)与粘结层(2)界面温度和基体(1)底表面温度，同时停止氧乙炔加热，缓慢 地将万能试验机卸载，取出发生界面屈曲破坏的试样。
经过上述四个步骤，就完成了在高温环境下对热障涂层试样进行陶瓷层界面屈曲破坏的 实验。对于氧化时间(次数)比较少的热障涂层试样，通过适当加大压缩载荷(《《70%*尸2)和
提高实验温度，仍旧不能观察到试样界面屈曲破坏，则说明由于氧化时间过短或氧化次数过 少，在热障涂层界面位置附近还没有形成足够大的界面裂纹，以促使陶瓷层发生屈曲破坏。 通过实验，我们还可以得到热障涂层能发生屈曲破坏的最小氧化时间。采用本发明中的实验 控制方法，热障涂层试样一般要经历200次热循环之后才会产生界面屈曲破坏现象。换句话 说，只有热障涂层试样经历大约200次热循环之后，在陶瓷层(5)和粘结层(2)界面处才会自然 形成长度为3-4mm的界面缺陷。
在以上实施例中，所采用的实验仪器主要有
万能试验机加载设备-
对热障涂层试样进行施加一定压縮载荷并保持一段时间，在本发明中选用深圳市瑞格尔 仪器有限公司生产的RG2000型微机控制电子万能试验机，相关参数如下最大实验力 100KN;测力范围0.2 100KN;有效拉伸距离550mm;负荷精度示值的±0.5%以内； 变形精度示值的±0.5%以内；实验速度0.01mm/min~1000mm/min。
氧乙炔加热设备
用于对陶瓷层进行快速加热，沿热障涂层试样厚度方向可获得比较稳定的温度梯度，可 以模拟热障涂层的实际高温应用情况，最高温度达到240(TC以上。燃烧气体成分是按一定比 例燃烧的氧气和乙炔。
权利要求
1、一种在高温环境下研究含内埋界面缺陷的热障涂层界面屈曲破坏的实验控制方法，其步骤是设备包括万能试验机、氧乙炔高温加热装置(11)、热电偶测温装置(12)、涂层破坏过程的CCD观察装置和计算机；(1)对热障涂层试样进行热-力耦合高温压缩实验具体实验控制方法的步骤是第一步，首先利用万能试验机压头(10)对含界面缺陷的热障涂层试样预加载一定的压缩载荷P1，并设置保载时间为40～70min，其压缩载荷的大小为金属基体压缩或屈曲破坏的临界载荷P2的30～50％。第二步，然后利用氧乙炔加热装置(11)反复均匀加热热障涂层试样的陶瓷层(5)表面区域。应注意氧乙炔喷枪火焰仅仅加热试样陶瓷涂层(5)表面，而不是直接加热整个试样和试样其它表面；同时注意调整喷枪火焰和陶瓷涂层(5)表面的距离，保证陶瓷表面温度被控制在指定温度范围内，如在1000～1500℃范围内；保持喷枪以2～6cm/s的速度沿试样长度方向来回移动，以使陶瓷表面均匀受热。第三步，当含界面缺陷的热障陶瓷涂层突然发生界面屈曲破坏时，及时记录相应地外加压缩载荷P1、陶瓷表面温度、陶瓷层(5)与粘结层(2)界面温度、基体(1)底表面温度，同时停止氧乙炔加热，缓慢地将万能试验机卸载，取出发生界面屈曲破坏的试样。第四步，如果热障涂层试样原始界面缺陷过短，则通过适当加大压缩载荷P1和提高实验温度，P1控制在P1≤70％.P2范围内，仍旧不能观察到试样界面屈曲破坏，则需更换具有更长的原始界面缺陷的试样，重复上述实验步骤第一步至第三步。
2、 根据权利要求1所述的一种在高温环境下研究含内埋界面缺陷的热障涂层界面屈曲破 坏的实验控制方法，其特征在于在一定原始界面缺陷长度"条件下，通过高温加热压缩实 验可获得位于缺陷位置处的陶瓷层(5)发生屈曲破坏，由实验仪器记录得到屈曲破坏的压縮载荷尸2和陶瓷层表面温度。
3、 根据权利要求2所述的一种在高温环境下研究含内埋界面缺陷的热障涂层界面屈曲破 坏的实验控制方法，其特征在于所述的临界载荷包括机械压縮载荷和温度载荷。
4、 根据权利要求1所述的一种在高温环境下研究含内埋界面缺陷的热障涂层界面屈曲破坏的实验控制方法，其特征在于在一定的压縮载荷和温度梯度条件下，可获得陶瓷层(5)能够发生界面屈曲破坏的原始界面缺陷临界长度" 。
5、 根据权利要求4所述的一种在高温环境下研究含内埋界面缺陷的热障涂层界面屈曲破 坏的实验控制方法，其特征在于陶瓷层(5)能够发生界面屈曲破坏的原始界面缺陷临界长度为3~4mm。
6、 根据权利要求4所述的一种在高温环境下研究含内埋界面缺陷的热障涂层界面屈曲破 坏的实验方法，其特征在于在预先设计的原始界面缺陷长度fl小于此临界长度^f的情况下，试样不会发生陶瓷层(5)界面屈曲破坏，只是发生由于试样合金基体被压缩破坏而导致陶瓷层 的脱落。
全文摘要
本发明公开了一种在高温环境下研究含内埋界面缺陷的热障涂层界面屈曲破坏的实验控制方法。该实验方法所需的实验设备有万能试验机、氧乙炔高温加热装置、热电偶测温装置、涂层破坏过程的CCD观察装置和计算机。该方法主要是对含界面缺陷的热障涂层试样预先施加一定的压缩载荷，其载荷大小和施加方式均有相应要求，利用其压缩载荷来近似代替热障陶瓷涂层中的残余压缩应力，这样不仅操作简单，而且可以缩短实验时间，这对于分析陶瓷层与粘结层的界面结合性能提供了重要实验方法，也对今后研究薄膜/涂层系统的界面屈曲问题提供良好的基础和经验借鉴。通过实验发现，热障陶瓷涂层发生界面屈曲破坏的界面裂纹临界长度a<sub>cr</sub>一般为3～4mm。
文档编号G01N3/08GK101435755SQ200810143458
公开日2009年5月20日 申请日期2008年10月31日 优先权日2008年10月31日
发明者周益春, 戴翠英, 毛卫国 申请人:湘潭大学