[发明专利]纤维表面涂层弹性模量测试方法

说明书

本发明公开了一种纤维表面涂层弹性模量测试方法，属于涂层力学性能测试技术领域。该方法包括：S1：获取纤维材料的弹性模量Esubgt;f/subgt;；S2：通过拉伸法测量纤维涂层复合试样的弹性模量Esubgt;q/subgt;；S3：测量纤维涂层复合试样中纤维的截面面积Asubgt;f/subgt;以及涂层的截面面积Asubgt;c/subgt;；S4：通过公式计算纤维表面涂层的弹性模量Esubgt;c/subgt;。本发明解决了纤维材料涂层尺寸微小无法测试弹性模量的难题，并且测试过程简单，测试效率较高。

技术领域

本发明涉及涂层力学性能测试技术领域，特别是指一种纤维表面涂层弹性模量测试方法。

背景技术

涂层技术广泛地应用于石油化工、国防军工、航天航空、机械电子等领域。涂层技术是一种重要的现代表面处理技术和材料复合技术，涂层与基体形成的复合样品可使它们在性能上取长补短，例如在金属表面复合一层或多层陶瓷涂层，可使复合构件具有陶瓷材料的耐高温、耐磨损、耐腐蚀等特性优点。

为了提高各种纤维的使用功能或耐久性，在其表面镀上不同性能涂层的技术越来越普及。例如，碳纤维表面镀涂层，可以使纤维具有抗氧化性能、耐高温性能，同时可以和基体材料具有良好的结合效果。涂层材料具有优异的机械、物理、化学性能，主要分为防腐涂层、耐磨涂层、特殊功能涂层等，涂层可以提高机械构件的性能、延长使用寿命。

涂层弹性模量作为工程材料的重要性能参数，是评价涂层在制备和应用过程中的应力应变的关键参数，对接触应力场，涂层的剥离、断裂和涂层内部的残余应力状态也有重要影响。

常规的测量涂层弹性模量的方法是将涂层从基体(例如常规块体材料等)上完整剥离下来，对剥离下来的涂层测试其弹性模量。但是，这种方法只能适用于较大尺寸的基体和涂层(基体的尺寸较大，涂层的厚度也较厚)，由于纤维很细，其体积和截面很小，因此常规块体材料弹性模量测试的方法均难以应用到纤维弹性模量的测试上；并且纤维表面的涂层很薄，将纤维表面的涂层完整的剥离下来是无法实现的，因此常规的测量涂层弹性模量的方法(剥离后测量)也不能适用于纤维表面涂层的测试中。所以，纤维本身以及纤维表面涂层弹性模量的准确测试一直是个难题。

中国专利文献CN102539233A公开了一种测试纤维材料弹性模量与强度的方法和装置，其通过“拉伸法”对纤维本身直接进行拉伸试验，得到应力应变曲线，从而测得纤维本身的弹性模量。拉伸法是测试材料弹性模量的一种基本方法，其适用范围广。对于纤维材料，其他多种方法因为其尺寸的微小而不适用，因此可以采用高精度的拉伸法测试纤维的弹性模量。但是拉伸法只能用于测量纤维本身的弹性模量，对于纤维表面涂层的弹性模量，仍然无法直接测试。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种纤维表面涂层弹性模量测试方法，本发明解决了纤维材料涂层尺寸微小无法测试弹性模量的难题，并且测试过程简单，测试效率较高。

本发明提供技术方案如下：

一种纤维表面涂层弹性模量测试方法，纤维表面涂层为单层涂层，所述方法包括：

S1：获取纤维材料的弹性模量E_f；

S2：通过拉伸法测量纤维涂层复合试样的弹性模量E_q；

S3：测量纤维涂层复合试样中纤维的截面面积A_f以及涂层的截面面积A_c；

S4：通过如下公式计算纤维表面涂层的弹性模量E_c：

进一步的，所述纤维涂层复合试样中纤维的截面和涂层的截面均为圆形，其中：

所述S3包括：测量纤维涂层复合试样的外径R以及纤维涂层复合试样中纤维的半径r；