[发明专利]一种测试热障涂层断裂韧性的系统及方法

说明书

本发明公开了一种测试热障涂层断裂韧性的系统及方法。该系统包括：万能材料试验机，包括移动横梁和测量台；支撑件，底部固定在测量台上，上部用于支撑热障涂层；压杆，一端与所述移动横梁连接，以使得当所述移动横梁向下运动时，带动所述压杆压向所述热障涂层；加热炉，设置于所述万能材料试验机内，其顶部设置有供所述压杆穿过的第一通孔；所述加热炉底部设置有供所述支撑件穿过的第二通孔；声发射检测仪，与热障涂层连接，压杆压向所述热障涂层时产生声发射现象，声发射检测仪获取热障涂层声发射事件数随时间的变化。该装置可测试热障涂层表面、界面的断裂韧性，设备简单，操作方便，可行性强，测试温度高，测试灵敏度高。

技术领域

本发明属于涂层材料领域，尤其是一种测试热障涂层断裂韧性的系统及方法。

背景技术

热障涂层因具有良好的隔热、耐磨、耐蚀性，已成为发动机内部关键的热防护材料。但是由于热障涂层系统结构复杂、服役环境恶劣，常出现涂层断裂、剥落导致涂层失效，甚至导致灾难性事故。因此研究热障涂层的失效模式并得到其关键力学参数(如：表面断裂韧性、界面断裂韧性)，可对热障涂层寿命预测及可靠性评估提供依据，并是失效研究的重要内容。

目前，研究热障涂层断裂韧性的装置和方法很多，均是在常温下测试热障涂层的断裂韧性，包括表面和界面断裂韧性，缺乏高温下原位表征热障涂层表面和界面断裂韧性的装置和方法。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种测试热障涂层断裂韧性的系统，能够在高温环境下原位表征热障涂层表面和界面断裂韧性。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种测试热障涂层断裂韧性的系统，包括：万能材料试验机，包括移动横梁和测量台；所述支撑件，一端固定在测量台上，另一端用于支撑热障涂层；所述压杆，一端与移动横梁连接，以使得当所述移动横梁向下运动时，带动所述压杆压向所述热障涂层，进而使得所述万能材料试验机能够获取所述热障涂层的载荷随时间的变化；电阻炉，设置于所述万能材料试验机内，其设置顶部设置有供所述压杆的穿过的第一通孔，其底部设置有供所述支撑杆穿过的第二通孔；所述电阻炉，用于为所述热障涂层提供测试温度；声发射检测仪，与所述热障涂层连接，用于所述压杆压向所述热障涂层时，获取热障涂层声发射事件数随时间的变化。

本发明旨在保护一种测试热障涂层高温断裂韧性的装置，该装置解决了热障涂层高温断裂韧性原位表征的难题，可测试热障涂层表面、界面的断裂韧性，设备简单，操作方便，可行性强，测试温度高，测试灵敏度高。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

本发明实施方式提供的测试热障涂层高温断裂韧性的系统，解决了单纯的载荷-时间曲线无法真实确定裂纹产生的时间，故无法获得真实断裂载荷的重大难题。本发明实施方式提供的系统，结合同步进行的声发射仪，可以实时捕捉获取裂纹产生的时间，其原理是弯曲过程中试验由于受应力而产生应力波，声发射仪通过探头捕捉的到应力波并转化为电信号，每捕捉到一次应力波，记为一次事件。裂纹产生时出现的应力波会急剧增加，因此事件数会急剧增加，所以通过时间-事件数曲线的变化可以确定裂纹产生的时间，由时间确定产生裂纹的真实载荷和真实位移。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的测试热障涂层断裂韧性的系统的结构示意图；

图2是根据本发明一实施方式的热障涂层断裂韧性的系统结构示意图；

图3是压杆的结构示意图；

图4是支撑件的结构示意图；

图5是活动件的结构示意图；

图6是根据本发明一实施方式的冷却水管的结构示意图；