一种测试涂层热膨胀系数的方法
【专利摘要】本发明提供一种测试涂层的热膨胀系数的方法，针对由基体层和涂层组成的复合体试件，分别测量该基体层的横截面积Ss和涂层的横截面积Sc，在获得基体层的弹性模量Es和涂层的弹性模量Ec后，采用普通热膨胀系数试验仪分别测试所述基体层的热膨胀系数αs和所述复合体试件的热膨胀系数并利用计算式计算所述涂层的热膨胀系数αc。本发明适用于两面涂层或周边涂层的测试。该发明解决了涂层特别是陶瓷涂层热膨胀系数测试的难题，具有较强的实用价值。
【专利说明】一种测试涂层热膨胀系数的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于涂层及复合材料热学性能评价【技术领域】，涉及一种测试涂层热膨胀系 数的方法，尤其涉及采用相对法测试陶瓷涂层材料，如陶瓷热障涂层、耐磨涂层、防腐涂层 等的热膨胀系数的方法。
【背景技术】
[0002] 陶瓷涂层广泛应用于航空、航天、军工、汽车、石油化工以及各种高温耐磨部件。如 发动机和轴承等耐磨耐高温部件，大都表面采用陶瓷涂层为防护层。在化工领域，很多腐 蚀液体通过的管道内壁镀上陶瓷涂层，寿命和耐久性可以提高数倍。在国防工业和冶金工 业领域，很多耐高温构件的表面需要镀上热障涂层，以实现承受高温或超高温和氧化腐蚀 的效果。由于涂层与基体层材料的膨胀系数之间的差异，往往导致涂层和界面产生残余应 力，在材料设计和结构设计以及热应力和热变形的有限元计算分析都必须首先知道涂层和 基体层的弹性模量和膨胀系数等材料基本参数。但是，涂层的热膨胀系数测试一直是个难 题，这影响了涂层材料的应用选材和构件设计。其原因是由于涂层无法单独从基体层上取 下并做成热膨胀系数测试所要求的试件，技术人员一直还没有找到一种合适的涂层热膨胀 系数的测试方法。过去大多数情况是用相同名称均质块体材料的热膨胀系数来代表这种涂 层材料的热膨胀系数，这样往往会导致很大的误差。
【发明内容】
[0003] 为了解决涂层热膨胀系数无法直接测定的技术难题，本发明提供了一种非常方便 的测试材料涂层热膨胀系数的新技术和思路，尤其提供了一种采用相对法测试涂层热膨胀 系数的方法。采用本发明的相对法测试技术，只要有测试普通块体材料热膨胀系数的设备， 就可以评价涂层的热膨胀系数，对于陶瓷涂层领域的发展和应用是一个巨大的推动。
[0004] 本发明第一方面的目的在于提供一种测试涂层热膨胀系数的方法，包括以下步 骤：
[0005] (1)针对由基体层和涂层组成的复合体试件，分别测量所述基体层的横截面积Ss和涂层的横截面积S。；
[0006] (2)获得所述基体层的弹性模量Es和所述涂层的弹性模量E。；
[0007] (3)采用热膨胀系数试验仪分别测试所述基体层的热膨胀系数a s和所述复合体 试件的热膨胀系数
[0008] (4)利用下列算式计算所述涂层的热膨胀系数a。：
【权利要求】
1. 一种测试涂层热膨胀系数的方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 针对由基体层和涂层组成的复合体试件，分别测量所述基体层的横截面积Ss和涂 层的横截面积S。； (2) 获得所述基体层的弹性模量Es和所述涂层的弹性模量E。； (3) 采用热膨胀系数试验仪分别测试所述基体层的热膨胀系数Cis和所述复合体试件 的热膨胀系数泛； (4) 利用下列算式计算所述涂层的热膨胀系数a。：
2. 根据权利要求1所述的测试涂层热膨胀系数的方法，其特征在于： 所述基体层的弹性模量Es和所述涂层的弹性模量E。从材料手册中获得。
3. 根据权利要求1所述的测试涂层热膨胀系数的方法，其特征在于： 所述基体层的弹性模量Es通过对另外准备的相同基体层用脉冲激励器测量获得。
4. 根据权利要求1所述的测试涂层热膨胀系数的方法，其特征在于： 所述基体层的弹性模量Es通过对研磨去掉所述涂层后的基体层用脉冲激励器测量获 得。
5. 根据权利要求1所述的测试涂层热膨胀系数的方法，其特征在于： 所述涂层的弹性模量E。采用脉冲激励相对法计算获得。
6. 根据权利要求1所述的测试涂层热膨胀系数的方法，其特征在于： 所述基体层的横截面积Ss和所述涂层的横截面积S。用光学显微镜或千分尺测量获得。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的测试涂层热膨胀系数的方法，其特征在于： 所述步骤（3)中基体层的热膨胀系数Cis通过取另外一个完全相同的复合体试件，去 除该复合体试件的涂层，之后，采用热膨胀系数试验仪测试获得。
8. 根据权利要求7所述的测试涂层热膨胀系数的方法，其特征在于： 所述涂层的厚度大于20微米。
9. 根据权利要求8所述的测试涂层热膨胀系数的方法，其特征在于： 所述复合体试件包括圆柱体表面或长方体表面均匀涂敷有涂层的试件、长方体的对称 两面涂敷有涂层的试件。
10. 根据权利要求9所述的测试涂层热膨胀系数的方法，其特征在于： 所述涂层包括镀覆在金属或陶瓷基体层表面的陶瓷涂层、金属涂层或玻璃涂层；所述 陶瓷涂层为陶瓷热障涂层或陶瓷耐磨涂层的高模量涂层材料。
【文档编号】G01N25/16GK104359938SQ201410688181
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】包亦望, 万德田, 魏晨光, 邱岩, 刘小根, 田远, 陈璐, 张伟 申请人:中国建筑材料科学研究总院, 中国建材检验认证集团股份有限公司