本文選題：相對法　切入點：陶瓷涂層　出處：《中國建筑材料科學(xué)研究總院》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：材料性能評價和測試技術(shù)的發(fā)展對結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料安全服役是至關(guān)重要的。然而,在現(xiàn)代工程材料或復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)的性能評價領(lǐng)域,仍存在各種嚴重制約材料應(yīng)用和發(fā)展的盲區(qū),即現(xiàn)有的測試方法和技術(shù)無法直接獲得材料性能。例如近些年在航空航天等領(lǐng)域快速發(fā)展和應(yīng)用的陶瓷涂層,它的性能評價方法和技術(shù)相對于材料的研發(fā)嚴重滯后,陶瓷涂層的關(guān)鍵性能,包括熱膨脹系數(shù)、密度、高溫下的彈性模量和斷裂強度等都沒有可用的評價手段和標準。又如當前新能源領(lǐng)域的熱點,光伏建筑一體化中的建筑用光伏雙玻組件,其額定工作溫度等性能的測試方法尚屬于空白。這些問題的共同點是,材料在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)或環(huán)境下無法直接測試獲得所需性能,因此,探索間接的測試方法來評價材料性能是國內(nèi)外測試工作者們緊迫而重要的任務(wù)。針對這一重大技術(shù)需求和問題,本研究發(fā)展了一種間接的材料性能評價方法——相對法,基本原理是通過建立可測(或已知)參量和難測參量之間的解析關(guān)系,從而可以通過現(xiàn)有測試技術(shù)測量可測參量而獲得難測參量,繞過了直接測試難測參量的這一難題。針對陶瓷涂層的物理性能無法像單質(zhì)材料一樣直接測試的難題,研究利用等效剛度模型建立了陶瓷涂層彈性模量與基體樣品彈性模量和基體/涂層復(fù)合樣品彈性模量和三者間的理論關(guān)系,而復(fù)合體的彈性模量和基體的彈性模量很容易通過彎曲法或脈沖激勵法測得。將相對法和脈沖激勵法結(jié)合形成脈沖激勵相對法,此方法不僅很方便測試常溫彈性模量,而且可以測試涂層在高溫下的彈性模量。在此基礎(chǔ)上,建立了不同涂層結(jié)構(gòu),包括單面涂層、雙面涂層和四面涂層的涂層彈性模量的計算公式和測試方法,并推廣到多層陶瓷涂層每一層彈性模量的測試方法,具體是將被測層看做一單層涂層,其余部分看做是一個等效基體,形成涂層-基體系統(tǒng)進行測試。脈沖激勵法評價固體材料彈性模量具有方便、快捷、準確的優(yōu)點,但一直無法用于陶瓷涂層的測試。本研究突破了這一瓶頸,解決了高溫下涂層彈性模量無法測試的難題。并分別利用CVD Si C涂層、釉面磚上的釉涂層和金屬基熱障涂層的彈性模量實驗結(jié)果驗證了本方法的可行性和準確性。同樣,為了解決陶瓷涂層熱膨脹系數(shù)和密度無法直接測試的難題。利用相對法并結(jié)合界面均勻應(yīng)力模型建立起涂層熱膨脹系數(shù)、復(fù)合體樣品的熱膨脹系數(shù)與基體樣品熱膨脹系數(shù)三者間的理論關(guān)系式。而后兩個參數(shù)可以方便的使用熱膨脹儀來測得,從而可以求出陶瓷涂層的熱膨脹系數(shù)。采用CVD Si C涂層的試驗結(jié)果驗證了本方法的可行性。利用相對法并結(jié)合阿基米德排水法的原理,推導(dǎo)出陶瓷涂層密度、基體密度和復(fù)合體密度三者之間的理論關(guān)系式。而基體和復(fù)合體的密度可以通過阿基米德排水法獲得,從而求出涂層的密度。無論哪種性能參數(shù)的評價,基本流程均為相似的三個步驟,故也可稱為三步法:第一步測試復(fù)合樣品的性能;第二步測試基體樣品的性能;第三步利用上面測到的兩個參數(shù)帶入三者之關(guān)系式算出涂層的性能。從而用這種簡便的方法,可以求出過去國內(nèi)外無法測試的三個涂層的物理性能。另外,針對建筑用光伏組件(通常為光伏雙玻組件)的額定工作溫度無法在實際工作環(huán)境中直接測試且目前還沒有國家標準規(guī)范雙玻組件額定工作溫度測試方法的問題,采用相對法來作為解決方案。針對四種雙玻組件,利用相對法分析了用室內(nèi)測試環(huán)境代替室外實際工作環(huán)境的可行性,建立太陽能電池額定工作溫度的室內(nèi)測試方法,根據(jù)雙玻組件的實際工作特性,分析了環(huán)境溫度、環(huán)境風速和最佳負載對雙玻組件工作溫度影響以及這些條件的實現(xiàn)方法。利用測溫熱電偶檢測出雙玻組件的蓋板溫度、電池溫度和背板溫度,從而可獲得電池組件的額定工作溫度。并將相同組件在室外進行了長期的對比試驗,室外測試結(jié)果驗證了室內(nèi)測試方法的可行性。本研究的主要成果概括為:從理論上建立了涂層性能評價的三種相對法性能本構(gòu)關(guān)系,從而使得涂層性能無法測試的僵局得以突破,并通過實驗得到驗證。同時也將相對法用于光伏雙玻組件的額定工作溫度的測試。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國建筑材料科學(xué)研究總院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 何繼寧,劉艷改,閻殿然,李香芝,周玉,賈德昌;金屬表面Ni/Al-13wt%TiO_2/Al_2O_3梯度復(fù)合陶瓷涂層的腐蝕行為[J];陶瓷學(xué)報;2002年01期

2 許春萱,劉鵬,李海林;自蔓延高溫合成陶瓷涂層的研究[J];表面技術(shù);2002年03期

3 張景德,尹衍升,李靜,張虹;陶瓷涂層材料的應(yīng)用與發(fā)展[J];機械工程材料;2002年11期

4 邢世凱;趙增榮;李聚霞;;等離子體化學(xué)氣相沉積復(fù)合陶瓷涂層摩擦磨損性能研究[J];中國陶瓷;2008年01期

5 田鵬;劉新年;李爭顯;郭宏偉;賀禎;;鈦合金表面抗氧化玻璃-陶瓷涂層研究進展[J];中國陶瓷;2010年04期

6 黃燕濱;邵新海;宋高偉;仲流石;;陶瓷涂層性能影響因素及工藝優(yōu)化研究[J];裝備環(huán)境工程;2012年01期

7 董世知;郭鑫瑤;邱立恒;張瑩;;固體自潤滑陶瓷涂層研究進展[J];材料導(dǎo)報;2013年S1期

8 ;金屬表面陶瓷涂層及涂層復(fù)合性能的研究課題通過專家鑒定[J];河北工學(xué)院學(xué)報;1994年04期

9 張肇富;耐1000℃高溫的陶瓷涂層材料[J];建材工業(yè)信息;1996年13期

10 許伯藩,張細菊,蒙鵬博,張斌;鋁熱自蔓延高溫合成鋼管內(nèi)襯陶瓷涂層的研究[J];表面技術(shù);1998年03期

相關(guān)會議論文 前10條

1 樊智輝;陳金龍;劉倩;;基底/陶瓷涂層力學(xué)行為的研究[A];第十二屆全國實驗力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2009年

2 李桂林;;陶瓷涂層材料及其應(yīng)用[A];2006年中國西安熱噴涂在工業(yè)中應(yīng)用技術(shù)交流研討會論文集[C];2006年

3 陳曉明;韓慶榮;許傳波;黃志紅;;生物活性陶瓷涂層的制備研究[A];2000年材料科學(xué)與工程新進展（上）——2000年中國材料研討會論文集[C];2000年

4 田偉;楊勇;王超會;王鈾;;高強韌耐磨納米陶瓷涂層的制備及應(yīng)用[A];第六屆全國表面工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2006年

5 童兆和;丁傳賢;嚴東生;;45~#鋼與陶瓷涂層對磨時磨損行為研究[A];第五屆全國摩擦學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集（上冊）[C];1992年

6 魏莉;孫宇;;鋁基無機阻燃陶瓷涂層的研究[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（第6分冊）[C];2010年

7 喇培清;薛群基;劉維民;楊軍;;燃燒合成熔化方法低溫制備W_2C陶瓷涂層的研究[A];第七屆全國摩擦學(xué)大會論文集（二）[C];2002年

8 熊星云;;低合金鋼坯加熱高溫陶瓷涂層的研究[A];2004年材料科學(xué)與工程新進展[C];2004年

9 張翼飛;趙忠民;尹玉軍;張龍;;1Cr18Ni9Ti與TiC-TiB_2熔化連接及其陶瓷涂層制備研究[A];第十七屆全國高技術(shù)陶瓷學(xué)術(shù)年會摘要集[C];2012年

10 趙世海;蔣秀明;淮旭國;;高性能陶瓷涂層在國內(nèi)紡織機械中的應(yīng)用[A];第七屆全國表面工程學(xué)術(shù)會議暨第二屆表面工程青年學(xué)術(shù)論壇論文集（一）[C];2008年

相關(guān)重要報紙文章 前3條

1 本報見習記者 白雪;陶瓷涂層：小技術(shù)大市場[N];中國經(jīng)濟導(dǎo)報;2012年

2 黃錦濱;熱噴涂技術(shù)及陶瓷涂層的應(yīng)用[N];中國石油報;2005年

3 楊兆林;完全陶瓷涂層結(jié)晶器開發(fā)與應(yīng)用[N];中國冶金報;2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 高雪松;基于激光熔覆技術(shù)制備高結(jié)合強度陶瓷涂層的基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2011年

2 魏晨光;陶瓷涂層物理性能評價的相對法模型及驗證[D];中國建筑材料科學(xué)研究總院;2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 龐日銓;鋁合金表面復(fù)合阻燃陶瓷涂層的制備[D];沈陽理工大學(xué);2009年

2 潘銳;氧化鈰對三元硼化物陶瓷涂層摩擦磨損性能影響[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2012年

3 李國亮;液相脈沖放電制備鈦多元陶瓷涂層及其性能研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2012年

4 徐昌盛;合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼及其表面陶瓷涂層耐蝕性能研究[D];機械科學(xué)研究總院;2012年

5 楊帆;鋁合金表面多功能陶瓷涂層的研究[D];華中科技大學(xué);2012年

6 向陽;C_f/SiC復(fù)合材料超高溫陶瓷涂層的制備及性能研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

7 楊巍;用于Ti6Al4V表面生物活性陶瓷涂層材料的設(shè)計及制備[D];天津大學(xué);2006年

8 李國慶;鎢極氬弧熔覆原位自生ZrB_2-ZrC-B_4C-SiC高溫陶瓷涂層的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

9 周黎;鋼表面陶瓷涂層滑動摩擦磨損性能及機理研究[D];江南大學(xué);2014年

10 馬駿;熱鍍鋅鍋內(nèi)壁陶瓷涂層的研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2007年

，

本文編號：1603216