[发明专利]一种封严涂层的动态力学性能测试方法有效

专利信息
申请号: 201811056761.3 申请日: 2018-09-11
公开(公告)号: CN109238884B 公开(公告)日: 2020-12-08
发明(设计)人: 杨素媛;郭丹;程兴旺;金辰日;何舒阳;刘建明 申请(专利权)人: 北京理工大学
主分类号: G01N3/307 分类号: G01N3/307
代理公司: 北京理工大学专利中心 11120 代理人: 杨志兵;仇蕾安
地址: 100081 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 涂层 动态 力学性能 测试 方法
【说明书】:

发明涉及一种封严涂层的动态力学性能测试方法,属于材料动态力学性能测试技术领域。本发明所述方法是在目前霍普金森压压杆实验基础上进行改良,使用特定尺寸的样品,在入射杆冲击端粘贴特定尺寸的紫铜片,并在入射杆上粘贴电阻式应变片以及在透射杆上粘贴半导体应变片,解决了由于封严涂层材料强度低、脆性大、不均质、孔隙率高等特点而导致的在霍普金森压杆实验中透射信号弱、应力不均匀以及非恒应变率变形的问题,实现了封严涂层恒定应变率变形以及均匀应力状态,将霍普金森压杆技术有效应用到封严涂层动态力学性能的测定当中;另外,所述方法能够获得封严涂层在不同应变率下的动态力学性能,具有广泛的应用前景和实用价值。

技术领域

本发明具体涉及一种基于霍普金森压杆实验测试封严涂层的动态力学性能的方法,属于材料动态力学性能测试技术领域。

背景技术

高效率、低油耗以及大推力已成为目前航空发动机设计及制造的总体目标,为提高发动机效率,降低油耗,应尽量减少机匣与叶尖之间的间隙。因此,气路封严技术就成为提高发动机性能的重要手段。与其他封严方式相比,热喷涂可磨耗封严涂层具有选材广泛,制备工艺简单,维护返修方便,性能可调整,密封效果好等诸多优点,目前已在发动机气路封严中应用越来越广泛。开展封严涂层技术研究对推动我国航空工业发展,继而推进国民经济发展和国防事业进步有着极其重要的意义。近几十年来,国内外目前已开发出了一系列适用于不同部件、不同温度的可磨耗封严材料,对可磨耗封严涂层的可磨耗性、抗冲蚀性、抗氧化性等性能研究的方法及技术也不断完善,但对可磨耗封严涂层的动态力学性能研究较少,可磨耗封严涂层位于发动机的压气机和涡轮机的机匣上,需要在高速气流冲刷的恶劣条件下工作,所处位置和功能决定了对涂层的动态力学性能的研究工作很有必要。

霍普金森压杆实验是一种获得材料在高应变率下动态性能的实验技术,已广泛用于如金属、复合材料、混凝土等材料的测量中。典型霍普金森压杆实验装置是由气动控制机构、撞击杆(子弹)、入射杆、透射杆、阻尼杆(吸收杆)、缓冲机构、超动态应变仪和计算机组成。实验时,入射杆和透射杆分别贴有应变片,测试样品被夹在入射杆和透射杆中间,当高速子弹撞击入射杆时样品会产生压缩变形,通过测量撞击时入射杆和透射杆产生的应力波波形可以得出样品高应变速率下的动态响应。但是要得到有效数据,霍普金森压杆必须满足以下假设:(1))压杆中的波传播必须是平面一维;(2)试件中的应力和应变均处于均匀状态;(3)试件的变形是在恒应变率的条件下进行。由于封严涂层结构复杂(包含基体、第二相以及孔隙相),孔隙率高,强度低,分布不均匀以及制备块体难度大等特点,霍普金森实验技术很难应用到封严涂层的动态性能研究中。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷,本发明提供了一种封严涂层的动态力学性能测试方法,在目前霍普金森压杆实验基础上进行改良,获得封严涂层高应变率下的动态力学性能,实现对封严涂层动态性能的评价,促进航空工业发展。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种封严涂层的动态力学性能测试方法,所述测试方法涉及霍普金森压杆实验装置,该装置包括气动控制机构、子弹、入射杆、透射杆、吸收杆、缓冲机构、超动态应变仪和计算机,基于该装置对封严涂层的动态力学性能进行测试的具体步骤如下:

(1)将封严涂层切割成(10~14)mm×(10~14)mm×(3~5)mm的正方形样品,并将样品表面打磨平整使其两个端面的平行度不大于0.01mm;

(2)在入射杆冲击端中心粘贴直径为8mm~12mm且厚度为0.6mm的紫铜片,在入射杆以及透射杆的中部分别粘贴应变片,并将样品置于入射杆和透射杆之间;

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