基于數(shù)字圖像相關技術熱障涂層高溫拉伸斷裂測試分析.pdf

1、熱障涂層材料由于具有良好的隔熱、耐磨、耐腐蝕性能而被廣泛地應用在航空渦輪發(fā)動機、工業(yè)燃氣機等高溫部件。然而，熱障涂層本身結構復雜以及高溫服役環(huán)境會導致涂層在不可預知的情形下發(fā)生剝落失效。因此，發(fā)展新型高溫測試技術和測試系統(tǒng)對于完善熱障涂層高溫失效機理具有十分重要的意義和工程價值。本文基于數(shù)字圖像相關法，自主設計和搭建了高溫實驗測試平臺，在不同的服役溫度下采用基底拉伸法研究了大氣等離子噴涂熱障涂層體系的斷裂失效過程。本論文的主要研究內容如

2、下：
　　第一，基于拉曼頻移和殘余應力之間的對應關系，采用微拉曼光譜法對不同溫度熱處理后的熱障涂層試樣表面殘余應力的分布進行了測試。實驗結果表明：隨著熱處理溫度從800 oC升至1000 oC，熱障涂層表面的殘余應力從29.61±1.98 MPa減小到7.8±1.98 MPa。殘余應力的測試結果對于涂層體系的斷裂強度和界面剪切強度的評價具有重要的作用。
　　第二，利用自主搭建的高溫測試平臺，在不同的服役溫度下，實時監(jiān)測了粘結

3、層和基底雙層結構體系的拉伸斷裂失效過程。通過提取拉伸過程中粘結層表面的臨界斷裂應變數(shù)據(jù)，應用傳統(tǒng)的雙層結構剪滯模型，得到了不同溫度下粘結層的臨界斷裂強度。在常溫下粘結層的臨界斷裂應變?yōu)?.53％，臨界斷裂強度為1060.0 MPa；而在800 oC服役溫度下其臨界斷裂應變?yōu)?.65%，臨界斷裂強度為942.5 MPa；在900 oC服役溫度下其臨界斷裂應變?yōu)?.56%，臨界斷裂強度為728.3 MPa；在1000 oC服役溫度下其臨界斷

4、裂應變?yōu)?.44%，臨界斷裂強度為528.4 MPa。這充分表明實驗測試溫度的變化對材料力學參數(shù)的演變具有重要影響。
　　第三，利用自主搭建的高溫測試平臺，在不同的服役溫度下，實時監(jiān)測了大氣等離子噴涂熱障涂層試樣的拉伸斷裂失效過程。類似地，通過提取斷裂處陶瓷層的應變數(shù)據(jù)，利用三層剪滯理論模型，得到了不同溫度下陶瓷層的臨界斷裂強度。在常溫、800 oC、900 oC、1000 oC、1100 oC下，熱障涂層陶瓷層的臨界斷裂強度分別