[发明专利]陶瓷涂层断裂韧性的测试方法

权利要求书

1.一种陶瓷涂层断裂韧性的测试方法，其特征在于，其包括以下步骤：

1)在长方体基体的一个表面上设置长方体的陶瓷涂层；在陶瓷涂层上预制裂纹，得到测试样品；所述陶瓷涂层的长度和宽度与所述基体的长度和宽度相同；所述裂纹垂直于陶瓷涂层的长边且位于所述长边的中间位置，位置波动范围≤3％；

2)将所述测试样品以陶瓷涂层向下、基体向上的方向进行四点弯曲测试，获取陶瓷涂层断裂时的极限载荷；所述四点弯曲测试符合国际标准ISO 19603中的要求；

3)将所述陶瓷涂层所受的应力等效为作用于测试样品中性轴位置的水平方向的应力F_c；所述的中心轴位置按下述公式(1)计算：

在公式(1)中，y_c表示测试样品中性轴位置，单位mm；H为基体的厚度，单位mm；h为陶瓷涂层的厚度，单位mm；α表示陶瓷涂层的弹性模量与基体的弹性模量的比值；β表示裂纹长度与陶瓷涂层宽度的比值；

水平方向的应力F_c按下述公式(2)计算：

在公式(2)中，F_c表示陶瓷涂层水平方向的应力，单位MPa；σ_c表示陶瓷涂层受到的最大应力，单位MPa；y_c表示测试样品中性轴位置，单位mm；α表示陶瓷涂层的弹性模量与基体的弹性模量的比值；β表示裂纹长度与陶瓷涂层宽度的比值；H为基体的厚度，单位mm；h为陶瓷涂层的厚度，单位mm；

4)根据单边预裂纹拉伸法评价所述陶瓷涂层的断裂韧性。

2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，步骤2)所述的四点弯曲测试为1/3四点弯曲测试；步骤3)中陶瓷涂层受到的最大应力的计算公式如下：

在公式(3)中，σ_c表示陶瓷涂层受到的最大应力，单位MPa；α表示陶瓷涂层的弹性模量与基体的弹性模量的比值；P_c表示极限载荷，单位N；L表示四点弯曲测试的总跨距，单位mm；y_c表示测试样品中性轴位置，单位mm；I表示陶瓷涂层的惯性矩，单位mm⁴；

陶瓷涂层的惯性矩I的计算公式如下：

在公式(4)中，B表示陶瓷涂层的宽度，单位mm；H为基体的厚度，单位mm；h为陶瓷涂层的厚度，单位mm；α表示陶瓷涂层的弹性模量与基体的弹性模量的比值；a表示裂纹长度，单位mm；β表示裂纹长度与陶瓷涂层宽度的比值。

3.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，所述的陶瓷涂层上还作用有弯矩，其计算公式如下：

在公式(5)中，M_c表示陶瓷涂层受到的弯矩，单位N·m；α表示陶瓷涂层的弹性模量与基体的弹性模量的比值；P_c表示极限载荷，单位N；L表示四点弯曲测试的总跨距，单位mm；I表示陶瓷涂层的惯性矩，单位mm⁴；B表示陶瓷涂层的宽度，单位mm；h为陶瓷涂层的厚度，单位mm；β表示裂纹长度与陶瓷涂层宽度的比值。

4.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，步骤2)所述的四点弯曲测试为1/4四点弯曲测试；步骤3)中陶瓷涂层受到的最大应力的计算公式如下：

在公式(6)中，σ_c表示陶瓷涂层受到的最大应力，单位MPa；α表示陶瓷涂层的弹性模量与基体的弹性模量的比值；P_c表示极限载荷，单位N；L表示四点弯曲测试的总跨距，单位mm；y_c表示测试样品中性轴位置，单位mm；I表示陶瓷涂层的惯性矩，单位mm⁴；

陶瓷涂层的惯性矩I的计算公式如下：

在公式(4)中，B表示陶瓷涂层的宽度，单位mm；H为基体的厚度，单位mm；h为陶瓷涂层的厚度，单位mm；α表示陶瓷涂层的弹性模量与基体的弹性模量的比值；a表示裂纹长度，单位mm；β表示裂纹长度与陶瓷涂层宽度的比值。