專利名稱：：用于涂層結(jié)合強(qiáng)度測試的拉伸試件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型屬于熱噴涂
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及對用于涂層結(jié)合強(qiáng)度測試的拉伸試件的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
：熱噴涂涂層技術(shù)是提高材料表面性能的重要手段之一，它可具備耐磨、耐腐、耐熱、隔熱、抗氧化、密封、導(dǎo)電、絕緣或其它特殊功用。廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械工程、信息技術(shù)、微電子技術(shù)、光信息科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等領(lǐng)域，而要使涂層能起到良好的防護(hù)和強(qiáng)化作用，首要條件就是要求噴涂在基體上的涂層應(yīng)有較強(qiáng)的粘附能力而不剝落，即在承受熱交變應(yīng)力、沖擊載荷、彎曲變形、振動(dòng)或強(qiáng)壓力摩擦等條件下，涂層與基體間必須有足夠高的結(jié)合強(qiáng)度。涂層結(jié)合強(qiáng)度是涂層的重要技術(shù)指標(biāo)，它反映了涂層自身或涂層與基體材料之間的結(jié)合強(qiáng)度?，F(xiàn)有的測定熱噴涂涂層抗拉結(jié)合強(qiáng)度的方法為對偶拉伸法，見GB/T8642-2002。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了A、B兩種測試方法。A測試方法在每次測試前需要加工專用基體塊，工序多、效率低、成本高。B測試方法如圖l,拉伸試件由第一加載塊l、第二加載塊2和位于第一加載塊1和第二加載塊2之間的基體3組成，基體3為圓片，第一加載塊l和第二加載塊2為外形相同的臺(tái)階軸。測試時(shí)，在基體3圓片的一面噴涂涂層，圓片與兩個(gè)加載塊的端面粘結(jié)，所用粘結(jié)劑為環(huán)氧樹脂膠。使用萬能液壓力學(xué)性能測試儀進(jìn)行涂層結(jié)合強(qiáng)度的測量，該儀器將自動(dòng)記錄涂層拉脫時(shí)所受拉力值尺設(shè)試樣噴涂端面的面積為A,涂層結(jié)合強(qiáng)度為P，則P=F/A。B測試方法的拉伸試件可以多次使用，效率高，成本低。但是，B測試方法的測量上限受到所使用環(huán)氧樹脂膠的限制，不能測量高結(jié)合強(qiáng)度的涂料。其原因如下使用萬能液壓力學(xué)性能測試儀進(jìn)行涂層結(jié)合強(qiáng)度的測量時(shí)，會(huì)有以下三種拉斷情況(1)當(dāng)拉斷斷面發(fā)生在涂層與基體間時(shí)，所得結(jié)合強(qiáng)度P即為涂層結(jié)合強(qiáng)度，根據(jù)公式P-F/A，此時(shí)F越大，則涂層結(jié)合強(qiáng)度P越大；(2)當(dāng)拉斷斷面既發(fā)生在涂層與基體間也發(fā)生在粘結(jié)劑與加載塊之間時(shí)，說明此時(shí)涂層結(jié)合強(qiáng)度和粘結(jié)劑抗拉強(qiáng)度相當(dāng)，所測得的P值仍可作為涂層結(jié)合強(qiáng)度值；(3)當(dāng)拉斷斷面發(fā)生在粘結(jié)劑與加載塊之間時(shí)，所測得強(qiáng)度為粘結(jié)劑的強(qiáng)度，這說明涂層實(shí)際結(jié)合強(qiáng)度值已大于粘結(jié)劑強(qiáng)度p，此時(shí)傳統(tǒng)方法已無法測量出涂層準(zhǔn)確的結(jié)合強(qiáng)度數(shù)值。也就是說傳統(tǒng)對偶拉伸法所能測量的涂層最大結(jié)合強(qiáng)度取決于粘結(jié)劑的拉伸強(qiáng)度，目前國內(nèi)采用最為廣泛、質(zhì)量最好的環(huán)氧樹脂膠為^-7膠，它的拉伸強(qiáng)度為10畫Pa以下。這限制了目前涂層的結(jié)合強(qiáng)度最大測試值只能在100MPa以下。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提出一種能測試結(jié)合強(qiáng)度大于10函Pa涂層的涂層結(jié)合強(qiáng)度測試的拉伸試件，以滿足高結(jié)合強(qiáng)度涂層的測試需求。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是用于涂層結(jié)合強(qiáng)度測試的拉伸試件，包括第一加載塊1、第二加載塊2和位于第一加載塊1和第二加載塊2之間的基體3，第一加載塊l和第二加載塊2為外形相同的臺(tái)階軸，在第一加載塊1的左端和第二加載塊2的右端各有一個(gè)與萬能液壓力學(xué)性能測試儀連接的徑向通孔，基體3包括一個(gè)圓板，該圓板的直徑與第一加載塊l和第二加載塊2大直徑段的直徑相等，其特征在于，(1)第一加載塊1的右段大直徑段為法蘭盤，第一加載塊1法蘭盤的端面為平面，在第一加載塊1法蘭盤上有沿圓周均布的2~4個(gè)螺釘孔；第二加載塊2的左段大直徑段為法蘭盤，第二加載塊2法蘭盤的端面中心有一個(gè)盲孔，該盲孔的底面為平行于第二加載塊2法蘭盤端面的平面，在第二加載塊2法蘭盤上有沿圓周均布的2~4個(gè)螺釘孔；(2)在基體3的右端面的中心有一個(gè)垂直于該端面的銷軸7，銷軸7與基體3同軸；在基體3上有沿圓周均布的螺紋孔，這些螺紋孔的數(shù)量與第一加載塊1法蘭盤上的螺釘孔相同并且位置對應(yīng)，通過基體緊固螺釘6將基體3固定在第一加載塊1的法蘭盤上；(3)有一個(gè)孔板4，它是直徑與基體3相同的圓板，在孔板4的右端面的中心有一個(gè)垂直于該端面的圓柱形凸臺(tái)8,該圓柱形凸臺(tái)8的端面平行于孔板4的右端面，在孔板4的中心有一個(gè)軸向貫通的銷軸孔，基體3的銷軸7插在上述銷軸孔內(nèi)并保持間隙配合，當(dāng)基體3的右端面與孔板4的左端面貼合時(shí)，銷軸7的端面與圓柱形凸臺(tái)8的端面共面；圓柱形凸臺(tái)8的直徑小于第二加載塊2法蘭盤中心盲孔的內(nèi)徑，當(dāng)孔板4的右端面與第二加載塊2法蘭盤的端面貼合時(shí)，圓柱形凸臺(tái)8插入第二加載塊2法蘭盤的中心盲孔內(nèi)，圓柱形凸臺(tái)8的端面與上述中心盲孔底面之間的間隙t=0~0.15mm;在孔板4上有沿圓周均布的螺紋孔，這些螺紋孔的數(shù)量與第二加載塊2法蘭盤上的螺釘孔相同并且位置對應(yīng)，通過孔板緊固螺釘5將孔板4固定在第二加載塊2的法蘭盤上，孔板4的右端面與第二加載塊2法蘭盤的端面對合。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)對涂層高結(jié)合強(qiáng)度的準(zhǔn)確測量，克服了傳統(tǒng)測試方法結(jié)合強(qiáng)度最大測試值只能在10幅Pa以下的局限性。本實(shí)用新型中，銷軸7的端面面積為拉脫面積，圓柱形凸臺(tái)8的端面面積為涂層面積，由于拉脫面積遠(yuǎn)小于涂層面積，所以使粘結(jié)劑與加載塊之間的結(jié)合力遠(yuǎn)大于涂層與基體之間的結(jié)合力，從而避免了測試時(shí)粘結(jié)劑與加載塊之間被拉脫。當(dāng)拉脫面積與涂層面積比例為1:60時(shí)，理論上最大能夠測量出60倍粘結(jié)劑的最大結(jié)合強(qiáng)度，就E-7膠而言，等于能夠測量高達(dá)6000MPa左右的結(jié)合強(qiáng)度。因此本實(shí)用新型大大提高了涂層結(jié)合強(qiáng)度的測量范圍，滿足了新的高性能涂層制備工藝的需求。圖1是國標(biāo)規(guī)定的B種測試方法中拉伸試件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中的涂層9和粘結(jié)劑IO是測試前現(xiàn)場噴涂的，并非拉伸試件本身的結(jié)構(gòu)。圖中表示已經(jīng)噴涂涂層9和粘結(jié)劑10以后拉伸試件的狀態(tài)。圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中的涂層9和粘結(jié)劑IO是測試前現(xiàn)場噴涂的，并非拉伸試件本身的結(jié)構(gòu)。圖中表示已經(jīng)噴涂涂層9和粘結(jié)劑10以后拉伸試件的狀態(tài)。具體實(shí)施方式下面對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。參見圖2，用于涂層結(jié)合強(qiáng)度測試的拉伸試件，包括第一加載塊l、第二加載塊2和位于第一加載塊1和第二加載塊2之間的基體3,第一加載塊1和第二加載塊2為外形相同的臺(tái)階軸，在第一加載塊1的左端和第二加載塊2的右端各有一個(gè)與萬能液壓力學(xué)性能測試儀連接的徑向通孔，基體3包括一個(gè)圓板，該圓板的直徑與第一加載塊1和第二加載塊2大直徑段的直徑相等，其特征在于，(1)第一加載塊1的右段大直徑段為法蘭盤，第一加載塊1法蘭盤的端面為平面，在第一加載塊1法蘭盤上有沿圓周均布的2~4個(gè)螺釘孔;第二加載塊2的左段大直徑段為法蘭盤，第二加載塊2法蘭盤的端面中心有一個(gè)盲孔，該盲孔的底面為平行于第二加載塊2法蘭盤端面的平面，在第二加載塊2法蘭盤上有沿圓周均布的2~4個(gè)螺釘孔；(2)在基體3的右端面的中心有一個(gè)垂直于該端面的銷軸7,銷軸7與基體3同軸；在基體3上有沿圓周均布的螺紋孔，這些螺紋孔的數(shù)量與第一加載塊1法蘭盤上的螺釘孔相同并且位置對應(yīng)，通過基體緊固螺釘6將基體3固定在第一加載塊1的法蘭盤上；(3)有一個(gè)孔板4，它是直徑與基體3相同的圓板，在孔板4的右端面的中心有一個(gè)垂直于該端面的圓柱形凸臺(tái)8，該圓柱形凸臺(tái)8的端面平行于孔板4的右端面，在孔板4的中心有一個(gè)軸向貫通的銷軸孔，基體3的銷軸7插在上述銷軸孔內(nèi)并保持間隙配合，當(dāng)基體3的右端面與孔板4的左端面貼合時(shí)，銷軸7的端面與圓柱形凸臺(tái)8的端面共面；圓柱形凸臺(tái)8的直徑小于第二加載塊2法蘭盤中心盲孔的內(nèi)徑，當(dāng)孔板4的右端面與第二加載塊2法蘭盤的端面貼合時(shí)，圓柱形凸臺(tái)8插入第二加載塊2法蘭盤的中心盲孔內(nèi)，圓柱形凸臺(tái)8的端面與上述中心盲孔底面之間的間隙t=0~0.15mm;在孔板4上有沿圓周均布的螺紋孔，這些螺紋孔的數(shù)量與第二加載塊2法蘭盤上的螺釘孔相同并且位置對應(yīng)，通過孔板緊固螺釘5將孔板4固定在第二加載塊2的法蘭盤上，孔板4的右端面與第二加載塊2法蘭盤的端面對合。為了保證粘結(jié)劑與加載塊的結(jié)合力，基體3銷軸7的端面面積與孔板4圓柱形凸臺(tái)8的端面面積的比例ti=1:180。為了提高測量的精度，銷軸7的直徑d大于等于3mm。本實(shí)用新型的使用方法是(1)首先將基體3上的銷軸7與孔板4的銷軸孔間隙配合起來，如圖3所示，銷軸7和圓柱形凸臺(tái)8的端面即為噴涂面。按照國標(biāo)規(guī)定的程序向上述噴涂面噴涂涂層，涂層厚度h-O.15mm~0.35mm。(2)噴涂完畢后，將基體3組裝到第一加載塊1法蘭盤上，之后在已經(jīng)噴涂的涂層表面涂膠，然后將孔板4組裝到第二加載塊2法蘭盤上，保證第二加載塊2的盲孔底面與上述涂膠涂層表面對合，組成完整的拉伸試件。之后，將拉伸試件放入保溫箱中使粘結(jié)劑固化。(3)取出固化好的試件，使用萬能液壓力學(xué)性能測試儀進(jìn)行涂層結(jié)合強(qiáng)度的測量。實(shí)施例當(dāng)凸臺(tái)8的端面直徑為40mm.銷軸7的端面直徑為d時(shí)，下表給出本實(shí)用新型的7個(gè)實(shí)施例的主要參數(shù)。單位mm。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1、用于涂層結(jié)合強(qiáng)度測試的拉伸試件，包括第一加載塊[1]、第二加載塊[2]和位于第一加載塊[1]和第二加載塊[2]之間的基體[3]，第一加載塊[1]和第二加載塊[2]為外形相同的臺(tái)階軸，在第一加載塊[1]的左端和第二加載塊[2]的右端各有一個(gè)與萬能液壓力學(xué)性能測試儀連接的徑向通孔，基體[3]包括一個(gè)圓板，該圓板的直徑與第一加載塊[1]和第二加載塊[2]大直徑段的直徑相等，其特征在于，(1)第一加載塊[1]的右段大直徑段為法蘭盤，第一加載塊[1]法蘭盤的端面為平面，在第一加載塊[1]法蘭盤上有沿圓周均布的2～4個(gè)螺釘孔；第二加載塊[2]的左段大直徑段為法蘭盤，第二加載塊[2]法蘭盤的端面中心有一個(gè)盲孔，該盲孔的底面為平行于第二加載塊[2]法蘭盤端面的平面，在第二加載塊[2]法蘭盤上有沿圓周均布的2～4個(gè)螺釘孔；(2)在基體[3]的右端面的中心有一個(gè)垂直于該端面的銷軸[7]，銷軸[7]與基體[3]同軸；在基體[3]上有沿圓周均布的螺紋孔，這些螺紋孔的數(shù)量與第一加載塊[1]法蘭盤上的螺釘孔相同并且位置對應(yīng)，通過基體緊固螺釘[6]將基體[3]固定在第一加載塊[1]的法蘭盤上；(3)有一個(gè)孔板[4]，它是直徑與基體[3]相同的圓板，在孔板[4]的右端面的中心有一個(gè)垂直于該端面的圓柱形凸臺(tái)[8]，該圓柱形凸臺(tái)[8]的端面平行于孔板[4]的右端面，在孔板[4]的中心有一個(gè)軸向貫通的銷軸孔，基體[3]的銷軸[7]插在上述銷軸孔內(nèi)并保持間隙配合，當(dāng)基體[3]的右端面與孔板[4]的左端面貼合時(shí)，銷軸[7]的端面與圓柱形凸臺(tái)[8]的端面共面；圓柱形凸臺(tái)[8]的直徑小于第二加載塊[2]法蘭盤中心盲孔的內(nèi)徑，當(dāng)孔板[4]的右端面與第二加載塊[2]法蘭盤的端面貼合時(shí)，圓柱形凸臺(tái)[8]插入第二加載塊[2]法蘭盤的中心盲孔內(nèi)，圓柱形凸臺(tái)[8]的端面與上述中心盲孔底面之間的間隙t＝0～0.15mm；在孔板[4]上有沿圓周均布的螺紋孔，這些螺紋孔的數(shù)量與第二加載塊[2]法蘭盤上的螺釘孔相同并且位置對應(yīng)，通過孔板緊固螺釘[5]將孔板[4]固定在第二加載塊[2]的法蘭盤上，孔板[4]的右端面與第二加載塊[2]法蘭盤的端面對合。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于涂層結(jié)合強(qiáng)度測試的拉伸試件，其特征在于，基體[3]銷軸[7]的端面面積與孔板[4]圓柱形凸臺(tái)[8]的端面面積的比例ti-l:180,銷軸[7]的直徑d大于等于3mm。專利摘要本實(shí)用新型用于涂層結(jié)合強(qiáng)度測試的拉伸試件屬于熱噴涂
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及對用于涂層結(jié)合強(qiáng)度測試的拉伸試件的改進(jìn)。它包括第一加載塊[1]、第二加載塊[2]和位于第一加載塊[1]和第二加載塊[2]之間的基體[3]，其特征在于，在基體[3]的右端面的中心有一個(gè)垂直于該端面的銷軸[7]；有一個(gè)孔板[4]，在孔板[4]的右端面的中心有一個(gè)垂直于該端面的圓柱形凸臺(tái)[8]，銷軸[7]插在孔板[4]的銷軸孔內(nèi)，銷軸[7]的端面與圓柱形凸臺(tái)[8]的端面共面；圓柱形凸臺(tái)[8]插入第二加載塊[2]法蘭盤的中心盲孔內(nèi)。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)對涂層高結(jié)合強(qiáng)度的準(zhǔn)確測量，克服了傳統(tǒng)測試方法結(jié)合強(qiáng)度最大測試值只能在100MPa以下的局限性。文檔編號(hào)G01N19/04GK201355343SQ200820183268公開日2009年12月2日申請日期2008年12月24日優(yōu)先權(quán)日2008年12月24日發(fā)明者李其連,李淑青,楊偉華,純王申請人:中國航空工業(yè)第一集團(tuán)公司北京航空制造工程研究所