改进十字交叉法评价热障涂层界面结合强度

第45卷第7期2017年7月

硅酸盐学报Vol. 45，No. 7

July，2017 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY

https://www.360docs.net/doc/dd18912850.html, DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.2017.07.16 改进十字交叉法评价热障涂层界面结合强度

马德隆1,2,3，包亦望1,2,3，万德田1,2,3，孙与康1,2,3

(1. 中国建筑材料科学研究总院，北京100024；2. 绿色建筑材料国家重点实验室，北京 100024；

3. 中国建材检验认证集团股份有限公司，北京 100024）

摘要：界面结合强度是热障涂层最为重要的力学指标之一。目前，十字交叉法能够同时测定涂层界面拉伸与剪切结合强度而得到广泛应用。然而，十字交叉法仍存在不足之处。本研究对十字交叉试样与夹具进行改进，采用改进后的试样与夹具对8YSZ热障涂层进行测试。结果表明：8YSZ热障涂层的界面拉伸结合强度为(23.68±1.56)MPa，界面剪切结合强度为(25.88±2.14) MPa，其破坏形式均为界面/涂层破坏；改进十字交叉法剪切强度测试时，界面受到的是单一的剪切力，测试不再受到粘结剂强度的限制；改进十字交叉法避免了在拉伸强度测试过程中夹具与样品摩擦力的影响，提高了测量结果的准确性。

关键词：改进十字交叉法；热障涂层；界面结合强度

中图分类号：O346 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2017)07–0995–05

网络出版时间：2017–05–19 06:47:03 网络出版地址：https://www.360docs.net/doc/dd18912850.html,/kcms/detail/11.2310.TQ.20170519.0647.016.html Evaluation of Interfacial Bond Strength of Thermal Barrier Coating by Improved

Cross-bonded Method

MA Delong1,2,3, BAO Yiwang1,2,3, WAN Detian1,2,3, SUN Yukang1,2,3

(1. China Building Materials Academy, Beijing 100024, China;

2. State Key Laboratory for Green Building Materials, Beijing 100024, China;

3. China Building Material Test and Certification Group Co., Ltd, Beijing 100024, China)

Abstract: Interfacial bond strength is one of the vital mechanical properties of thermal barrier coating. The cross-bonded method, which can measure the interfacial tensile and shear bond strength, has attracted recent attention. However, some imperfects of this method were found in practice. In this paper, improved cross-bonded sample and fixture were represented and the tests were carried out to 8YSZ thermal barrier coating. The results show that the tensile bond strength of 8YSZ thermal barrier coating is (23.68±1.56) MPa and the shear bond strength is (25.88±2.14)MPa, and the type of fracture is both interface/coating fracture. In the shear tests, interface is subjected to a pure shear stress, without the influence from the strength of adhesives. And an improved technique effectively avoids a possible friction between the fixture and sample in tensile bond strength test, thus enhancing the accuracy of results.

Keywords: improved cross-bonded method; thermal barrier coating; interfacial bonding strength

热障涂层(TBC)具有良好的隔热性、抗冲击性和高温化学稳定性等优点，已广泛应用于各种重要的系统部件，如燃气涡轮机叶片，燃烧室壁，航空航天设备，工业厂房等[1–3]。热障涂层的应用不仅可以达到提高基体抗高温腐蚀能力，进一步提高发动机工作温度的目的，而且可以减少燃油消耗、提高效率、延长热端部件的使用寿命[3]。

对于热障涂层而言，其涂层与基体的界面性能一直是制约其应用的一大问题。在实际工程应用时必须解决力学性能的评价问题，以便改善工艺，提高其使用寿命。热障涂层与基体的粘接性能如何，直接决定了其使用安全可靠性。因此，准确评价界

收稿日期：2016–10–18。修订日期：2017–01–26。

基金项目：国家自然科学基金(51172221，51472227)；科技部重大仪器专项项目(2011YQ140145)；“863”计划(2015AA034204)项目。第一作者：马德隆(1993—)，男，硕士研究生。

通信作者：包亦望(1957—)，男，博士，教授。Received data:2016–10–18. Revised data: 2017–01–26.

First author: MA Delong (1993–), male, Master candidate.

E-mail: cbmamadl@https://www.360docs.net/doc/dd18912850.html,

Corresponding author: BAO Yiwang (1957–), male, Ph.D., Professor. E-mail: ywbao@https://www.360docs.net/doc/dd18912850.html,