发动机叶片热障涂层上微裂纹对比试块制作工艺的制作方法
【专利摘要】一种发动机叶片热障涂层上微裂纹对比试块制作工艺，其特征在于步骤方法如下：该工艺基于维氏硬度计在热障涂层表面施加压力，利用维氏硬度计的金刚石四棱压头边缘的应力集中，在压头边缘形成微裂纹，用于制作无损检测校准用对比试块，其设备采用维氏硬度计，使用若干面积大于10×10mm平面试片，加载不同的载荷，最后进行电镜检测，扫描电镜观察和测量，进行绘图说明。本发明的优点是：本发明的工艺有效在厚度范围22?120μm的热障涂层上制造出微裂纹，相比其他裂纹制造方法，简单可靠，且能够评价热障涂层的脆性。
【专利说明】
发动机叶片热障涂层上微裂纹对比试块制作工艺
技术领域
[0001] 本发明属于机械制造领域，设及无损检测和超声检测，具体为一种发动机叶片热 障涂层上微裂纹对比试块制作工艺。
【背景技术】
[0002] 发动机热障涂层是保障航空发动机运行寿命的关键，如何检测热障涂层的微裂纹是保 障发动机安全运行的重要技术，制备微裂纹对比试块用于无损检测仪器校准成为检测技术 关键。常规微裂纹制作方法有:弯曲法，热胀冷缩法、压痕法、摩擦法等，其中压痕发最简单， 容易实现。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种发动机叶片热障涂层上微裂纹对比试块制作工艺，该 工艺能够更好的检测热障涂层的微裂纹，保障发动机安全运行。
[0004] 本发明采用的技术方案如下:一种发动机叶片热障涂层上微裂纹对比试块制作工 艺，其特征在于步骤方法如下:该工艺基于维氏硬度计在热障涂层表面施加压力，利用维氏 硬度计的金刚石四棱压头边缘的应力集中，在压头边缘形成微裂纹，用于制作无损检测校 准用对比试块，其设备采用维氏硬度计，使用若干面积大于10X 10mm平面试片，加载不同的 载荷，最后进行电镜检测，扫描电镜观察和测量，进行绘图说明。
[0005] 进一步的，所述该工艺在厚度范围22-120WI1的热障涂层上制造出微裂纹。
[0006] 进一步的，所述施加压力载荷为50N，100N，200N，500N。
[0007] 进一步的，所述涂层的成分包括AI2O3和Si化，AI2O3与Si化的比例在3:1到1:4之 间。
[000引进一步的，所述涂层的厚度在22μπι到122μπι之间。
[0009] 进一步的，所述对比试块为平面结构，面积大于lOmmX 10mm，表面清洁，无污染。
[0010] 进一步的，所述对比试块的基体为儀基高溫合金、不诱钢。
[0011] 进一步的，所述对比试块用扫描电镜观察和测量，绘图说明。
[0012] 本发明的优点是:本发明的工艺有效在厚度范围22-120μπι的热障涂层上制造出微 裂纹，相比其他裂纹制造方法，简单可靠，且能够评价热障涂层的脆性。
【附图说明】
[001引图1为对比试块。
[0014]图2为1#试样加载位置裂纹示意图。
[001引图3化利式样加载位置SEM图。
[0016] 图4为2#试样加载位置裂纹示意图。
[0017] 图5为2#试样加载位置SEM图。
[001引图6为3#试样加载位置裂纹示意图。
[0019]图7为3#试样加载位置SEM图。
[0020] 图8为4#试样加载位置裂纹示意图。
[0021] 图9为5#试样加载位置沈Μ图。
[0022] 图10为5#试样加载位置裂纹示意图。
[0023] 图11为5#试样加载位置沈Μ图。
[0024] 在图2中，50KG位置处向下延伸的裂纹，长度约为200皿。
[0025] 在图4中，50KG位置处向上延伸的裂纹，长度大于50μπι。
[00%] 在图6中，50KG位置处向下延伸的裂纹，长度大于100μπι。
[0027] 在图8中，50KG位置处向左延伸的裂纹，长度约为200皿。
[002引在图10中，50KG位置处向左延伸的裂纹，长度约为100μπι。
[0029] 其中：1#试块的涂层成分为Α?2〇3与Si化的比例为3:1，涂层平均厚度为122皿，基体 为儀基高溫合金；2#试块的涂层成分为Al2〇3与Si化的比例为1:2,涂层平均厚度为50μπι，基 体为儀基高溫合金；3#试块的涂层成分为Α?2〇3与Si化的比例为1:3,涂层平均厚度为42WI1， 基体为儀基高溫合金；4#试块的涂层成分为Al2〇3与Si化的比例为2:1，涂层平均厚度为22μ m，基体为不诱钢；5#试块的涂层成分为Α?2〇3与Si化的比例为1:4,涂层平均厚度为34μπι，基 体为儀基高溫合金。
【具体实施方式】
[0030] 本发明的设备:维氏硬度计，维氏硬度计HV-50。
[0031] 本发明的试片:平面试片，面积大于10Χ 10mm，表面清洁，无污染。 L0032J
本发明的加载载荷：50N，100N，200N，500N。
[0033] 本发明的电镜检测:扫描电镜观察和测量，绘图说明。
[0034] 结果如下： 实施例一： 如图1所示，一种发动机叶片热障涂层上微裂纹对比试块的制作工艺，其特征在于:该 工艺基于维氏硬度计在热障涂层表面施加压力，利用维氏硬度计的金刚石四棱压头边缘的 应力集中，在压头边缘形成微裂纹，用于制作校准用对比试块1#。所述施加压力载荷为 500N，所述涂层的成分包括Ah化和Si化，Ah化与Si化的比例在3:1，所述涂层的厚度为12化 m，所述试块1#为平面结构，面积大于lOmmX 10mm，表面清洁，无污染，所述试块1#的基体为 儀基高溫合金，所述试块1#用扫描电镜观察和测量，绘图说明结果，如图2、3所示。
[003引实施例二： 如图1所示，一种发动机叶片热障涂层上微裂纹对比试块的制作工艺，其特征在于:该 工艺基于维氏硬度计在热障涂层表面施加压力，利用维氏硬度计的金刚石四棱压头边缘的 应力集中，在压头边缘形成微裂纹，用于制作校准用对比试块2#。所述施加压力载荷为 500N，所述涂层的成分包括Al203和Si化，Ab化与Si化的比例在1:2,所述涂层的厚度为50μ m，所述试块2#为平面结构，面积大于lOmmX 10mm，表面清洁，无污染，所述试块2#的基体为 儀基高溫合金，所述试块2#用扫描电镜观察和测量，绘图说明结果，如图4、5所示。
[0036] 实施例 如图1所示，一种发动机叶片热障涂层上微裂纹对比试块的制作工艺，其特征在于:该 工艺基于维氏硬度计在热障涂层表面施加压力，利用维氏硬度计的金刚石四棱压头边缘的 应力集中，在压头边缘形成微裂纹，用于制作校准用对比试块3#。所述施加压力载荷为 500N，所述涂层的成分包括Al2〇3和Si化，Ab化与Si化的比例在1:3,所述涂层的厚度为42μ m，所述试块3#为平面结构，面积大于lOmmX 10mm，表面清洁，无污染，所述试块3#的基体为 儀基高溫合金，所述试块3#用扫描电镜观察和测量，绘图说明结果，如图6、7所示。
[0037] 实施例四： 如图1所示，一种发动机叶片热障涂层上微裂纹对比试块的制作工艺，其特征在于:该 工艺基于维氏硬度计在热障涂层表面施加压力，利用维氏硬度计的金刚石四棱压头边缘的 应力集中，在压头边缘形成微裂纹，用于制作校准用对比试块4#。所述施加压力载荷为 500N，所述涂层的成分包括Al2〇3和Si化，Ab化与Si化的比例在2:1，所述涂层的厚度为22μ m，所述试块4#为平面结构，面积大于10mm X 10mm，表面清洁，无污染，所述试块4#的基体为 不诱钢，所述试块4#用扫描电镜观察和测量，绘图说明结果，如图8、9所示。
[003引实施例五： 如图1所示，一种发动机叶片热障涂层上微裂纹对比试块的制作工艺，其特征在于:该 工艺基于维氏硬度计在热障涂层表面施加压力，利用维氏硬度计的金刚石四棱压头边缘的 应力集中，在压头边缘形成微裂纹，用于制作校准用对比试块5#。所述施加压力载荷为 500N，所述涂层的成分包括Al203和Si化，Ab化与Si化的比例在1:4,所述涂层的厚度为34μ m，所述试块5#为平面结构，面积大于lOmmX 10mm，表面清洁，无污染，所述试块5#的基体为 儀基高溫合金，所述试块5#用扫描电镜观察和测量，绘图说明结果，如图10、11所示。
[0039] 实施例六： 一种发动机叶片热障涂层上微裂纹对比试块的制作工艺，其特征在于:该工艺基于维 氏硬度计在热障涂层表面施加压力，利用维氏硬度计的金刚石四棱压头边缘的应力集中， 在压头边缘形成微裂纹，用于制作校准用对比试块。所述试块为平面结构，面积大于lOmmX 10mm，表面清洁，无污染，所述涂层的成分包括AI2O3和Si化，Ah化与Si化的比例在1:4,所述 试块的基体为儀基高溫合金，所述试块用扫描电镜观察和测量。所述施加压力载荷为50N 时，没有发现裂纹;所述施加压力载荷为100N时，没有发现裂纹;所述施加压力载荷为200N 时，没有发现裂纹;所述施加压力载荷为300N时，没有发现裂纹。
[0040] 实施例屯： 一种发动机叶片热障涂层上微裂纹对比试块的制作工艺，其特征在于:该工艺基于维 氏硬度计在热障涂层表面施加压力，利用维氏硬度计的金刚石四棱压头边缘的应力集中， 在压头边缘形成微裂纹，用于制作校准用对比试块。所述试块为平面结构，面积大于lOmmX 10mm，表面清洁，无污染，所述涂层的成分包括AI2O3和Si化，Ah化与Si化的比例在1:2,所述 试块的基体为儀基高溫合金，所述试块用扫描电镜观察和测量。所述施加压力载荷为50N 时，没有发现裂纹；所述施加压力载荷为100N时，没有发现裂纹;所述施加压力载荷为200N 时，发现向左几条微小分叉裂纹;所述施加压力载荷为300N时，发现向上一条微小裂纹。
[0041] 实施例八： 一种发动机叶片热障涂层上微裂纹对比试块的制作工艺，其特征在于:该工艺基于维 氏硬度计在热障涂层表面施加压力，利用维氏硬度计的金刚石四棱压头边缘的应力集中， 在压头边缘形成微裂纹，用于制作校准用对比试块。所述试块为平面结构，面积大于lOmmX 10mm，表面清洁，无污染，所述涂层的成分包括AI2O3和Si化，Ah化与Si化的比例在2:1，所述 试块的基体为儀基高溫合金，所述试块用扫描电镜观察和测量。所述施加压力载荷为50N 时，没有发现裂纹；所述施加压力载荷为100N时，发现一条向上100微米裂纹;所述施加压 力载荷为200N时，发现向左和向下一些微小裂纹;所述施加压力载荷为300N时，发现向下很 多分叉裂纹，其他方向都有微小裂纹。
[0042] 实施例九： 一种发动机叶片热障涂层上微裂纹对比试块的制作工艺，其特征在于:该工艺基于维 氏硬度计在热障涂层表面施加压力，利用维氏硬度计的金刚石四棱压头边缘的应力集中， 在压头边缘形成微裂纹，用于制作校准用对比试块。所述试块为平面结构，面积大于lOmmX 10mm，表面清洁，无污染，所述涂层的成分包括AI2O3和Si化，Ah化与Si化的比例在2:1，所述 试块的基体为不诱钢，所述试块用扫描电镜观察和测量。所述施加压力载荷为50N时，发现 四个方向都有微小裂纹;所述施加压力载荷为100N时，没有一条向上300微米裂纹，其他方 向都有微小裂纹;所述施加压力载荷为200N时，发现四个方向都有很多分叉裂纹，总长度大 于50微米;所述施加压力载荷为300N时，发现四个方向都有很多分叉裂纹，总长度大于100 微米。
[0043] 实施例十： 一种发动机叶片热障涂层上微裂纹对比试块的制作工艺，其特征在于:该工艺基于维 氏硬度计在热障涂层表面施加压力，利用维氏硬度计的金刚石四棱压头边缘的应力集中， 在压头边缘形成微裂纹，用于制作校准用对比试块。所述试块为平面结构，面积大于lOmmX 10mm，表面清洁，无污染，所述涂层的成分包括AI2O3和Si化，Ah化与Si化的比例在1:3,所述 试块的基体为儀基高溫合金，所述试块用扫描电镜观察和测量。所述施加压力载荷为50N 时，没有发现裂纹;所述施加压力载荷为100N时，发现一条向左50微米裂纹;所述施加压力 载荷为200N时，发现向左和向下有微小裂纹;所述施加压力载荷为300N时，发现四个方向都 有微小裂纹。
【主权项】
1. 一种发动机叶片热障涂层上微裂纹对比试块制作工艺，其特征在于步骤方法如下： 该工艺基于维氏硬度计在热障涂层表面施加压力，利用维氏硬度计的金刚石四棱压头边缘 的应力集中，在压头边缘形成微裂纹，用于制作无损检测校准用对比试块，其设备采用维氏 硬度计，使用若干面积大于10X l〇mm平面试片，加载不同的载荷，最后进行电镜检测，扫描 电镜观察和测量，进行绘图说明。2. 根据权利要求1所述的一种发动机叶片热障涂层上微裂纹对比试块制作工艺，其特 征在于:所述该工艺在厚度范围22-120μπι的热障涂层上制造出微裂纹。
【文档编号】G01N1/28GK105823659SQ201610144506
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月15日
【发明人】邬冠华, 李泽, 吴伟, 王婵, 周笔文, 何喜
【申请人】南昌航空大学, 西安航空动力股份有限公司