陶瓷涂层的残余应力评价及其尺寸效应

当一个平直长条试样镀上单面涂层后,往往因为膨胀系数不匹配而在涂层和基体内形成残余应力并产生弯曲变形,通过变形后的曲率半径以及涂层与基体的厚度参数可以计算出涂层内的残余应力,这种方法也称为Stoney方法,相应的弯曲变形样品定义为Ⅰ型涂层,而不产生弯曲变形涂层构件定义为Ⅱ型涂层。由于残余应力不是材料常数,用Stoney方法测到的Ⅰ型涂层残余应力并不代表Ⅱ型涂层的残余应力,而实际工程中绝大部分涂层属于Ⅱ型。如果能建立Ⅰ型涂层残余应力与Ⅱ型涂层之间的关系,就可以通过Stoney方法评价任意构件涂层的残余应力。本研究基于相对法导出了两种类型之间的关系以及Ⅱ型涂层残余应力计算公式,测定了金属基体上对称热障涂层的残余应力。结果表明,该方法简单易行,解决了现实中各种无弯曲变形的实际构件的残余应力评估。     

两种方法评价管材力学性能的研究

通过挤压一个缺口环或闭口环样品来评价不同管材的弹性模量和弯曲强度。在弹性范围内, 弹性模量可由载荷—位移关系和样品尺寸获到; 而弯曲强度则由断裂临界载荷决定。在本研究中, 四种管材被分为两组来研究这两种方法的适用范围。结果表明: 缺口环适合评价刚度较大、极限应变较小的材料, 而闭口环则更倾向于评价低刚度的材料。此外, 三点弯曲的数据也验证了这两种方法的有效性、便捷性及其各自的适用范围。     

热障涂层性能检测技术发展现状

1 前言提升涡轮进口温度是提升航空发动机推重比的重要途径.国内外研究表明,在维持其他条件不变的前提下,涡轮进口温度每升高50℃,可提升航空发动机推力7%~8%.随着技术不断发展,当前最先进的涡扇航空发动机的涡轮进口温度已经超过1900K,该温度远超常用高温合金材料的熔点.因此,如何提升航空燃气涡轮发动机热端部件的耐高温性能成为航空发动机发展的焦点问题之一.从20世纪50年代至今,国内外众多科研工作者针对这一问题开展了大量研究,最终形成了提高航空发动机涡轮叶片耐久性与可靠性的3大技术:高温合金等耐高温结构材料技术、高效气冷技术以及热障涂层技术.     

陶瓷薄基板材料裂纹预制与断裂韧性评价

预制长度可控的裂纹以及原位观察裂纹扩展是研究陶瓷薄基板抗断裂行为的两大重点。本研究提出应变诱导法, 通过将基板与黄铜梁粘结形成复合体, 利用黄铜梁弯曲变形带动侧面陶瓷薄板受拉侧拉伸变形产生可控裂纹。在工具显微镜下对复合体进行四点弯曲, 原位观察样品的裂纹扩展情况, 通过调节黄铜梁宽度来控制初始裂纹长度, 在初始裂纹萌发后继续加载, 使裂纹达到测试断裂韧性的标准长度。将这种测试方法与块体材料断裂韧性的测试标准进行了对比, 结果表明: 采用该方法预制裂纹后测试断裂韧性具有简易性和可靠性。应变诱导法预制裂纹成功率高, 裂纹萌发位置及长度可控, 且操作方便, 可推广应用于超薄玻璃等其他超薄脆性材料的断裂韧性评价和分析裂纹扩展阻力。