本實(shí)用新型涉及涂層界面結(jié)合強(qiáng)度測量領(lǐng)域，具體是涉及一種測量試樣的薄涂層-基體界面結(jié)合強(qiáng)度的試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

在實(shí)際生活中，各種各樣的涂層技術(shù)廣泛應(yīng)用于表面工程與材料科學(xué)領(lǐng)域中。一般來說，對于工程實(shí)際中的多數(shù)涂層-基體材料，涂層材料的壽命決定了整個零部件或設(shè)備的壽命。工程實(shí)際中，涂層-基體材料典型的失效模式為：涂層在基體上的剝落。所以研究表征與評價(jià)涂層材料與基體材料界面結(jié)合處的力學(xué)性能尤關(guān)重要。而研究表明表征與評價(jià)涂層-基體材料界面結(jié)合的力學(xué)性能可以基于應(yīng)力（單位面積上的力）的觀點(diǎn)：涂層從基體上剝離時(shí)單位面積所需要的力的大小，即涂層與基體的界面結(jié)合強(qiáng)度，包括界面拉伸強(qiáng)度和界面剪切強(qiáng)度。

界面拉伸強(qiáng)度是表征涂層-基體材料在結(jié)合界面起裂瞬時(shí)作用在界面上的最大正應(yīng)力，反映了涂層-基體結(jié)合界面抵抗拉伸破壞的能力。垂直拉伸法是目前廣泛采用的一種測量涂層-基體界面拉伸強(qiáng)度的方法，通過將某種膠粘劑將涂層或薄膜涂層的表面粘接在某個能夠方便施加載荷的物體上，比如大頭釘?shù)龋缓笤谠撐矬w的一端施加拉伸載荷。根據(jù)涂層與基體界面斷開所對應(yīng)的載荷除以涂層與界面的接觸面積，得出平均拉伸強(qiáng)度，該強(qiáng)度即為界面結(jié)合的拉伸強(qiáng)度。

但目前通過查閱相關(guān)專利與文獻(xiàn)資料，對于測量薄涂層-基體界面結(jié)合強(qiáng)度的試驗(yàn)裝置很少，因此需要設(shè)計(jì)一種原理簡單、操作方便的測量薄涂層-基體界面結(jié)合強(qiáng)度的試驗(yàn)裝置，解決薄涂層-基體結(jié)合界面拉伸強(qiáng)度不易試驗(yàn)測量的問題。對于薄涂層-基體（尤其是脆性涂層-脆性基體）的界面結(jié)合拉伸強(qiáng)度定量研究奠定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種原理簡單、操作方便的一種測量試樣的薄涂層-基體界面結(jié)合強(qiáng)度的試驗(yàn)裝置，解決了薄涂層-基體結(jié)合界面拉伸強(qiáng)度不易試驗(yàn)測量的問題。

本實(shí)用新型專利采用的技術(shù)方案是：一種測量試樣的薄涂層-基體界面結(jié)合強(qiáng)度的試驗(yàn)裝置，包括高硬脆性材料、試樣和通氣部；試樣包括基體和設(shè)在基體端面上的薄涂層；所述的高硬脆性材料位于所述的薄涂層的外端面正上方且粘接在外端面上；所述的基體內(nèi)部設(shè)有一同軸度的圓柱通孔和一系列的小型通孔；所述的通氣部位于圓柱通孔外端，可通過圓柱通孔給基體通氣。

所述的高硬脆性材料、薄涂層和基體均為圓柱狀且直徑一致，所述的高硬脆性材料一端面通過粘接劑與所述的薄涂層外端面緊密粘接，所述的高硬脆性材料的厚度遠(yuǎn)大于所述的薄涂層的厚度，薄涂層的厚度可為0.02mm-2mm。

所述的高硬脆性材料不易變形，防止在氣壓下高硬脆性材料內(nèi)部上下錯位，造成薄涂層的剪切斷裂，所述的薄涂層為脆性涂層，開裂前可忽略其塑性變形，所述的基體為脆性基體。

所述的基體內(nèi)部的圓柱通孔大小為基體直徑的四分之一到五分之一，小型通孔的起始端位于圓柱通孔的內(nèi)部側(cè)面，中間呈彎曲狀，至終止端分叉為兩個大小一致的小通孔，小通孔直徑大小為圓柱通孔直徑大小的二分之一到三分之一，且小型通孔中分叉的兩個小通孔共有八組，每組兩個小通孔，呈360度均勻分布，每組呈45度夾角。

薄涂層與基體的界面結(jié)合強(qiáng)度不能太大，應(yīng)小于薄涂層與高硬脆性材料粘接處的強(qiáng)度。

本實(shí)用新型的有益效果是：本發(fā)明原理簡單、操作方便；解決了薄涂層-基體結(jié)合界面拉伸強(qiáng)度不易試驗(yàn)測量的問題。對于薄涂層-基體（尤其是脆性涂層-脆性基體）的界面結(jié)合強(qiáng)度定量研究提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1為本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)全剖示意圖。

圖3為本實(shí)用新型裝置的涂層受力示意圖。

圖中，1-高硬脆性材料，2-粘接劑，3-薄涂層，4-基體，5-通氣部。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

如圖1至圖3所示，本實(shí)用新型一種測量試樣的薄涂層-基體界面結(jié)合強(qiáng)度的試驗(yàn)裝置，包括高硬脆性材料1、試樣和通氣部5；試樣包括基體4和設(shè)在基體4端面上的薄涂層3；所述的高硬脆性材料1位于所述的薄涂層3的外端面正上方且粘接在外端面上；所述的基體4內(nèi)部設(shè)有一同軸度的圓柱通孔41和一系列的小型通孔43；所述的通氣部5位于圓柱通孔41外端，可通過圓柱通孔41給基體4通氣。

所述的高硬脆性材料1、薄涂層3和基體4均為圓柱狀且直徑一致，所述的高硬脆性材料1一端面通過粘接劑2與所述的薄涂層3外端面緊密粘接，所述的高硬脆性材料1的厚度遠(yuǎn)大于所述的薄涂層3的厚度，薄涂層3的厚度可為0.02mm-2mm。

所述的高硬脆性材料1不易變形，防止在氣壓下高硬脆性材料1內(nèi)部上下錯位，造成薄涂層3的剪切斷裂，所述的薄涂層3為脆性涂層，開裂前可忽略其塑性變形，所述的基體4為脆性基體。

所述的基體4內(nèi)部的圓柱通孔41大小為基體4直徑的四分之一到五分之一，小型通孔43的起始端位于圓柱通孔41的內(nèi)部側(cè)面，中間呈彎曲狀，至終止端分叉為兩個大小一致的小通孔42，小通孔42直徑大小為圓柱通孔41直徑大小的二分之一到三分之一，且小型通孔43中分叉的兩個小通孔42共有八組，每組兩個小通孔42，呈360度均勻分布，每組呈45度夾角。

薄涂層3與基體4的界面結(jié)合強(qiáng)度不能太大，應(yīng)小于薄涂層3與高硬脆性材料1粘接處的強(qiáng)度。

具體操作過程如下：

（1）制作一個本發(fā)明裝置中的試樣，其中與薄涂層3同一直徑大小的高硬脆性材料1一端面通過粘接劑2與薄涂層3的外端面緊密粘接；

（2）通過通氣部5給基體4內(nèi)的圓柱通孔41緩慢地不斷通氣，根據(jù)理想氣體定律：

PV=nRT

當(dāng)氣體的體積V和溫度T不變時(shí)，氣體壓強(qiáng)P的大小與氣體的量n成正比，則圓柱通孔41和小通孔42內(nèi)的壓強(qiáng)P不斷增大，根據(jù)壓力公式和受力面積公式：

F_氣=PS

薄涂層3受到垂直受力面向上的均布載荷壓力F_氣也不斷增大，并且該圓柱通孔41和小通孔42內(nèi)的壓強(qiáng)P變化情況能通過通氣部5實(shí)時(shí)進(jìn)行測量；

（3）根據(jù)公式

其中：為平均拉伸強(qiáng)度，即其界面結(jié)合的拉伸強(qiáng)度

F為涂層與基體界面斷開所對應(yīng)的載荷

A為涂層與基體結(jié)合處的面積

當(dāng)不斷增大的均布載荷壓力F_壓大于或等于涂層與基體界面斷開所對應(yīng)的載荷F時(shí)，薄涂層3連同高硬脆性材料1一起被氣流沖開，記錄下此時(shí)的氣體壓強(qiáng)P；

（4）結(jié)合上述公式，得出界面結(jié)合的拉伸強(qiáng)度:

而P、D、d₁和d₂都是已知的，即可算出薄涂層-基體界面結(jié)合處強(qiáng)度值。