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1、高温高温环境下境下热障涂障涂层材料的拉材料的拉伸力学性能伸力学性能测试分析分析 主主讲教教师：毛：毛卫国国2024/8/201.实验目的目的了解高温了解高温环境下材料拉伸境下材料拉伸试验的原理。的原理。掌握金属材料常用力学性能指掌握金属材料常用力学性能指标的的测量和量和计 算算处理方法，加深理方法，加深对其物理意其物理意义的理解。的理解。熟悉熟悉试验方法的拉伸方法的拉伸试样、试验步步骤及及试验 设备的使用。的使用。了解了解热障涂障涂层材料系材料系统及其界面拉伸破坏及其界面拉伸破坏过 程。程。2024/8/202.介介绍力学性能有关的数据力学性能有关的数据测量和量和计算方法及算方法及应用范用范围
2、。测量金属材料的屈服量金属材料的屈服强度、抗拉度、抗拉强度、延伸率、断面收度、延伸率、断面收 缩率。率。熟悉氧乙炔加熟悉氧乙炔加热和高温和高温电炉加炉加热装置，并利用装置，并利用热电偶偶监 测温度梯度温度梯度变化情况和化情况和记录历史温度。史温度。学会用学会用图像采集像采集仪器器监视热障涂障涂层界面拉伸破坏界面拉伸破坏过程。程。了解万能拉伸机的构造和工作原理，掌握其使用方法。了解万能拉伸机的构造和工作原理，掌握其使用方法。实验内容内容2024/8/203.实验步步骤与方法与方法 1、制、制备拉伸拉伸样品品样品成分品成分设计：基底材料：基底材料：SUS304，80102mm过渡渡层材料：材料：N
3、iCrAlY，100m陶瓷涂陶瓷涂层材料：材料：ZrO2-8wt%Y2O3 ，200 m ，300 m ，400 m2024/8/204.2、实验设备和和仪器器T万能材料万能材料试验机一台；机一台；T拉力拉力传感器和位移感器和位移传感器各一个；感器各一个；T标定器一台，游定器一台，游标卡尺；卡尺；T6个个测试点的点的热电偶偶测温装置及采集温装置及采集软件；件；T视频监视设备及采集及采集软件；件；T氧乙炔高温加氧乙炔高温加热装置及其配套工具等。装置及其配套工具等。2024/8/205.3、实验步步骤与方法与方法 1) 试样的准的准备 首首先先用用线切切割割方方法法制制备标准准的的镍基基高高温温合
4、合金金拉拉伸伸样品品，然然后后再再制制备热障障涂涂层实验样品品，即即设计合合理理的的双双层热障障涂涂层实验样品品尺尺寸寸，选择符符合合要要求求的的各各层材材料料成成分分，选用用等等离离子子喷涂涂工工艺制制备陶陶瓷瓷涂涂层和和过渡渡层，并并对试样进行行编号号；用用游游标卡尺卡尺测量量试样横截面尺寸和有效横截面尺寸和有效长度。度。2024/8/206.2) 试验设备和和仪器的准器的准备 万万能能材材料料试验机机的的准准备步步骤是是：首首先先打打开开仪器器的的总电源源和和启启动计算算机机，打打开开相相应的的控控制制软件件，等等待待5分分钟以以消消除除温温度度和和湿湿度度对传感感器器的的影影响响。然然
5、后后进行行联机机操操作作，并并进行行简单调试和和测试，如如仪器器正正常常，则可可以以继续进行行实验。小小心心安安装装拉拉伸伸夹具具，用用销钉固固定定好好夹具具与与支支座座。然然后后在在软件件控控制制界界面面上上清清除除载荷荷栏内内的的数数值，以以消消除除上上拉拉伸伸夹具具的的重重量量对拉拉伸伸试样的的影影响响。安安装装拉拉伸伸样品品，具具体体方方法法是是先先把把样品品一一端端安安装装在在下下面面的的拉拉伸伸夹具具，并并用用直直角角测量量工工具具校校对拉拉伸伸样品品是是否否严格格垂垂直直与与下下面面的的拉拉伸伸夹具具表表面面。然然后后在在移移动万万能能试验机机的的横横梁梁，以以便便把把拉拉伸伸样
6、品品另另一一端端安安装装在在上上面面的的夹具具上上，这个个过程程建建议在在较慢慢的的速速度度下下进行行。安安装装好好样品品之之后后，通通过计算算机机控控制制采采集集软件件，适适当当的的给样品品以以初初始始载荷荷(一一般般为1N)，并并进行行相相关关详细拉拉伸伸设置置(如如传感感器器的的方方向向、控控制制方方式式(载荷荷控控制制、速速度度控控制制和和位位置置控控制制)、停停机机条条件件)，至此拉伸，至此拉伸样品安装完品安装完毕。2024/8/207. 组装装好好热电偶偶测温温装装置置，并并连接接好好相相应的的接接线。通通过其其它它夹具具轻轻地地把把热电偶偶测温温探探头接接触触在在拉拉伸伸样品品的
7、的各各个个测试点点，测试点点一一般般为：陶陶瓷瓷表表面面、陶陶瓷瓷截截面面、样品品的的横横截截面面以以及及基基底底底底部部。最最后后利利用用计算算机机控控制制温温度度采采集集软件，并做好相件，并做好相应的的设置。置。 组装装好好氧氧乙乙炔炔加加热装装置置，具具体体方方法法是是：连接接好好氧氧气气管管和和乙乙炔炔管管，保保证连接接处严格格密密封封。然然后后打打开开氧氧气气瓶瓶和和乙乙炔炔瓶瓶的的总阀，通通过调节氧氧气气流流量量表表和和乙乙炔炔流流量量表表，保保证其其混混合合气气体体比比例例接接近近为1:2。然然后后调试氧氧乙乙炔炔喷枪的的火火焰焰，检查是否能正常加是否能正常加热。 组装好装好图像
8、采集像采集仪器和采集器和采集软件，并件，并调试以保以保证图像清晰可像清晰可见。2024/8/208.在在1000oC高温梯度下，高温梯度下，热障涂障涂层界面拉伸破坏界面拉伸破坏过程程3) 实验操作操作2024/8/209.高温拉伸高温拉伸实验后，剥落部分下表面形貌后，剥落部分下表面形貌观察察 通通过EDX观察察分分析析，其其材材料料成成分分主主要要为过渡渡层材材料料(NiCrAlY)，没没有有发现陶陶瓷瓷涂涂层材材料料成成分分。这说明明对于于这类拉拉伸伸破破坏坏，其其界界面面断断裂裂位位置置位位于于过渡渡层内内。但但是是在在本本论文文拉拉伸伸实验中，中，发生生这类破坏情况的破坏情况的样品比例品
9、比例仅仅占占5%。3、实验结果与分析果与分析2024/8/2010.其它其它类型拉伸破坏型拉伸破坏结果果2024/8/2011.表面形貌表面形貌观察和成分确定察和成分确定热力力联合作用下，合作用下，热障涂障涂层界面拉伸破坏后界面拉伸破坏后SEM观察察 EDX分分析析表表明明这类拉拉伸伸断断裂裂位位置置位位于于陶陶瓷瓷涂涂层内。内。2024/8/2012.热力力联合作用下涂合作用下涂层拉伸界面破坏拉伸界面破坏过程中程中横向裂横向裂纹数量与位移的关系数量与位移的关系分析分析结论： 当当拉拉伸伸载荷荷小小于于某某一一临界界载荷荷时，涂涂层可可以以通通过自自身的身的应变容限容限来来调整；整； 但但是是
10、当当拉拉伸伸载荷荷超超过涂涂层破破坏坏阈值时，在在涂涂层内内就就会会产生生第第一一条条横横向向裂裂纹，同同时其其它它横横向向裂裂纹也也会会迅迅速速萌萌发、扩展展，这时横横向向裂裂纹数数量会急量会急剧增加；增加； 随随着着拉拉伸伸载荷荷再再增增大大，超超过了了基基底底材材料料的的屈屈服服极极限限时，横横向向裂裂纹会会不不断断地地向向涂涂层中中央央扩展展，形形成成很很大大的的贯穿穿宽度方向的横向裂度方向的横向裂纹； 但但是是这时裂裂纹数数量量已已经增增加加缓慢慢，并并开开始始饱和和，曲曲线随随着着变形形增增大大而而开开始始趋于于平平缓。2024/8/2013. 1 1、说明本明本实验所用所用设备及
11、及仪器的型号与特性。器的型号与特性。 2 2、分分析析拉拉伸伸过程程中中载荷荷大大小小、应变大大小小、温温度度数数值之之间的的关关系系，建建立立应力力- -应变关关系系曲曲线，并并对关关键点的力学意点的力学意义进行分析。行分析。 3 3、利利用用图像像采采集集软件件得得到到的的图片片，分分析析热障障涂涂层在高温下的界面拉伸破坏在高温下的界面拉伸破坏过程。程。 4 4、最最后后对拉拉伸伸实验样品品进行行微微观结构构分分析析，主主要分析其端口形貌、界面破坏形貌。要分析其端口形貌、界面破坏形貌。实验报告要求告要求2024/8/2014.谢谢大家大家2024/8/2015.此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！
