1.本发明涉及材料性能测试技术领域，特别是指一种柔性基体-涂层界面剪切结合强度测试系统和方法。
背景技术：2.柔性基体-涂层界面剪切结合强度是其基本的力学性能，在航天航空等行业实际应用中，柔性基体-涂层体系的脱落失效大多是因为界面剪切结合强度不够，所以需要考虑其体系界面剪切结合强度问题以达到结构设计的目的。
3.界面剪切结合强度是指在切应力作用下，试样界面在单位面积上所能承受的最大断裂载荷。按照受力方式不同，常见的刚性基体-涂层界面剪切结合强度评价方法有拉伸剪切法和压缩剪切法。拉伸剪切法是指在基体和涂层对立面错开一定距离开一个凹槽采用拉伸剪切的方法测量其界面拉伸剪切结合强度，即以一定的拉伸速度对试样施加载荷，直至试样被剪断。当涂层厚度小于1mm时，则很容易在涂层最薄弱的位置发生弯曲和断裂，影响测试精度，可能测试失败。
4.压缩剪切法是指通过在平行于涂层结合面的方向上对试样平稳地施加一个压应力，使得涂层与基体相分离的方法。记录试样被剪断之前的最大压应力，即可计算出试样的界面压缩剪切结合强度。当基体厚度小于10mm时，采用压缩剪切法会导致基体弯曲变形，影响测量精度，甚至难以测试出界面剪切结合强度。同时，由于受试样尺寸精度及刚度等因素的影响，难以通过压缩剪切法来评价小于0.1mm厚的涂层界面结合强度。
5.因此，测试常规刚性基体-涂层系统界面剪切结合强度的拉伸和压缩剪切方法有很大的难度和局限性，当试样厚度较小时，难以实现。目前对于柔性基体-涂层系统的界面剪切结合强度测试几乎是空白，至今也没有任何国家标准或行业标准可依。由于柔性基体比较柔软，涂层大多较薄且承受的载荷较小，比较容易变形，以上表述的测试刚性基体-涂层系统的方法就会造成更大的测试困难，难以实现。
技术实现要素：6.为解决上述技术问题，本发明提供柔性基体-涂层界面剪切结合强度测试系统和方法，实现了柔性基体-涂层界面剪切结合强度的测试，测试结果准确，稳定性好。
7.本发明提供技术方案如下：
8.一种柔性基体-涂层界面剪切结合强度测试系统，包括长方体形状的柔性基体-涂层试样、两个完全相同的长方体形状的连接块、上夹具、下夹具和电子万能试验机，其中：
9.所述柔性基体-涂层试样包括结合在一起的柔性基体层和涂层，所述柔性基体层和涂层的结合面竖直设置；所述柔性基体层和涂层与所述结合面平行的外表面通过粘结剂分别与一个所述连接块粘接；其中一个连接块的底端向下伸出所述柔性基体-涂层试样底端设定距离，另一个连接块的顶端向上伸出所述柔性基体-涂层试样顶端设定距离；
10.所述上夹具位于所述柔性基体-涂层试样与两个连接块形成的整体结构上方，所
述上夹具的上端与所述电子万能试验机的上夹具安装端连接，所述上夹具的底端对准所述其中一个连接块的顶端；
11.所述下夹具位于所述柔性基体-涂层试样与两个连接块形成的整体结构下方，所述下夹具的下端与所述电子万能试验机的下夹具安装端连接，所述另一个连接块的底端支撑在所述下夹具上。
12.进一步的，所述其中一个连接块的顶端与所述柔性基体-涂层试样的顶端平齐，所述另一个连接块的底端与所述柔性基体-涂层试样的底端平齐，所述柔性基体层和涂层与所述结合面平行的外表面全部粘接到所述连接块上。
13.进一步的，所述连接块的长度等于所述柔性基体-涂层试样的长度，所述连接块的高度大于所述柔性基体-涂层试样的高度。
14.进一步的，所述上夹具包括第一连接杆、第一锁母、连接板和压头，所述第一连接杆和压头竖直设置，所述连接板水平设置；所述第一连接杆上部设置有与所述电子万能试验机的上夹具安装端连接的第一销孔，所述第一连接杆外周设置有螺纹，所述第一锁母通过螺纹旋在所述第一销孔下部的第一连接杆上；所述连接板顶端固定在所述第一连接杆底端，所述压头顶端连接在所述连接板底端，所述压头底端对准所述其中一个连接块的顶端。
15.进一步的，所述上夹具为金属材质，所述压头为长方体形状，所述压头顶端焊接固定在所述连接板底端，所述压头的长度不小于所述连接块的长度，所述压头的厚度小于所述连接块的厚度；
16.或者，所述压头为t型体形状，所述压头包括上连接块和长方体形状的下压块，所述上连接块水平设置，所述下压块垂直设置，所述下压块的顶端与所述上连接块的底端固定连接；所述上夹具为具有磁性的金属材质，所述上连接块的顶端开设有第一磁体槽，所述第一磁体槽内设置有第一磁体，所述上连接块顶端通过第一磁体吸附在所述连接板底端，所述下压块底端对准所述其中一个连接块的顶端；所述下压块的长度不小于所述连接块的长度，所述下压块的厚度小于所述连接块的厚度。
17.进一步的，所述下夹具包括基板、支撑块、挡块、第二锁母和第二连接杆，所述支撑块、挡块和第二连接杆竖直设置，所述基板水平设置；所述第二连接杆下部设置有与所述电子万能试验机的下夹具安装端连接的第二销孔，所述第二连接杆外周设置有螺纹，所述第二锁母通过螺纹旋在所述第二销孔上部的第二连接杆上；所述基板底端固定在所述第二连接杆顶端，所述基板上设置有水平的滑槽，所述支撑块和挡块位于所述基板上方，所述支撑块底部和所述挡块底部设置在所述滑槽内，所述支撑块和挡块能够沿所述滑槽移动，所述支撑块靠近所述挡块的一侧开设有支撑台阶，所述另一个连接块的底端支撑在所述支撑台阶上。
18.进一步的，所述滑槽为倒t型滑槽，所述支撑块底部和所述挡块底部的形状与所述倒t型滑槽相适应。
19.进一步的，所述支撑台阶与所述基板上表面的距离大于所述连接块的高度，所述支撑台阶的厚度等于所述连接块的厚度，所述支撑块和挡块顶端与所述基板上表面的距离不小于所述柔性基体-涂层试样与两个连接块形成的整体结构的高度。
20.进一步的，所述下夹具为具有磁性的金属材质，所述支撑台阶配备有支撑适应板，所述支撑适应板上开设有第二磁体槽，所述第二磁体槽内设置有第二磁体，所述支撑适应
板放置在所述支撑台阶上，并且所述支撑适应板通过所述第二磁体吸附在所述支撑台阶上方的支撑块上。
21.一种柔性基体-涂层界面剪切结合强度测试方法，包括所述的柔性基体-涂层界面剪切结合强度测试系统，所述方法包括：
22.s1：切取得到长方体形状的柔性基体-涂层试样，并测量所述柔性基体-涂层试样的结合面的面积s；
23.s2：称量得到一个连接块的质量m0；
24.s3：通过粘结剂将两个连接块分别与所述柔性基体-涂层试样的柔性基体层和涂层外表面粘接；
25.s4：待粘结剂凝固后，将上夹具和下夹具分别连接在电子万能试验机的上夹具安装端和下夹具安装端上；
26.s5：将所述柔性基体-涂层试样粘接的所述另一个连接块的底端支撑在所述下夹具上；
27.s6：打开电子万能试验机和控制电脑，调节电子万能试验机的横梁位移，使得上夹具底端对准所述其中一个连接块的顶端；
28.s7：将电子万能试验机的初始力值清零，利用等速位移的方式进行压缩剪切测试，直至柔性基体层和涂层剪切脱开而破坏，记录破坏时的载荷峰值fc；
29.s8：根据如下公式计算柔性基体-涂层的界面剪切结合强度τ；
[0030][0031]
其中，g为重力加速度。
[0032]
本发明具有以下有益效果：
[0033]
柔性基体因为受力后容易变形，一般的测试方法无法满足有效测试柔性基体-涂层界面剪切结合强度要求。本发明先切取柔性基体-涂层试样，然后将连接块利用粘结剂错开粘结在基体和涂层表面，再进行匀速压缩剪切，根据基体-涂层破坏时的总载荷来计算柔性基体-涂层的界面剪切结合强度。本发明解决了柔性基体-涂层的界面剪切结合强度难测试问题，实现了柔性基体-涂层界面剪切结合强度的测试。
附图说明
[0034]
图1为本发明的柔性基体-涂层界面剪切结合强度测试系统的主视图；
[0035]
图2为柔性基体-涂层试样与连接块粘接后的主视图；
[0036]
图3为上夹具的主视图；
[0037]
图4为上夹具的侧视图；
[0038]
图5为示例二的压头的主视图；
[0039]
图6为示例二的压头的侧视图；
[0040]
图7为下夹具的主视图；
[0041]
图8为下夹具的侧视图；
[0042]
图9为支撑适应板的主视图；
[0043]
图10为支撑适应板的俯视图；
[0044]
图11为销钉的示意图。
具体实施方式
[0045]
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0046]
实施例1：
[0047]
本发明实施例提供一种柔性基体-涂层界面剪切结合强度测试系统，如图1-11所示，包括长方体形状的柔性基体-涂层试样1、两个完全相同的长方体形状的连接块2、3、上夹具4、下夹具5和电子万能试验机，其中：
[0048]
柔性基体-涂层试样1包括结合在一起的柔性基体层11和涂层12，柔性基体层11和涂层12的结合面竖直设置；柔性基体层11和涂层12与结合面平行的外表面通过粘结剂8分别与一个连接块2(或3)粘接；两个连接块2、3与柔性基体-涂层试样1上下错开设置，即其中一个连接块2的底端向下伸出柔性基体-涂层试样1底端设定距离，另一个连接块3的顶端向上伸出柔性基体-涂层试样1顶端设定距离。
[0049]
上夹具4位于柔性基体-涂层试样1与两个连接块2、3形成的整体结构上方，上夹具4的上端与电子万能试验机的上夹具安装端连接，上夹具4的底端对准其中一个连接块2的顶端。
[0050]
下夹具5位于柔性基体-涂层试样1与两个连接块2、3形成的整体结构下方，下夹具5的下端与电子万能试验机的下夹具安装端连接，另一个连接块3的底端支撑在下夹具上。
[0051]
在测试时，将柔性基体-涂层切割成长方体形状的柔性基体-涂层试样1，测量柔性基体-涂层试样1中柔性基体层11和涂层12的结合面的面积s，并称量获得一个连接块的质量m0；然后将两个连接块2、3与柔性基体-涂层试样1的竖直方向的外表面粘接，并且两个连接块2、3在竖直方向上错开设置，形成整体结构；将上夹具4和下夹具5分别连接在电子万能试验机上，将整体结构的另一个连接块3的底端支撑在下夹具5上；打开电子万能试验机，上夹具4底端对准其中一个连接块2的顶端，进行压缩剪切测试，直至柔性基体层和涂层剪切脱开而破坏，记录破坏时的载荷峰值fc；并按下式计算柔性基体-涂层的界面剪切结合强度：
[0052][0053]
其中，g为重力加速度。
[0054]
柔性基体因为受力后容易变形，一般的测试方法无法满足有效测试柔性基体-涂层界面剪切结合强度要求。本发明先切取柔性基体-涂层试样，然后将连接块利用粘结剂错开粘结在基体和涂层表面，再进行匀速压缩剪切，根据基体-涂层破坏时的总载荷来计算柔性基体-涂层的界面剪切结合强度。本发明解决了柔性基体-涂层的界面剪切结合强度难测试问题，实现了柔性基体-涂层界面剪切结合强度的测试。
[0055]
本发明还可以实现自动化测量，配置数据采集及计算软件系统后，可使测试过程自动化和智能化。如果将电子万能试验机的测量数据和电子天平的称量数据传输到的计算机系统，以及融入编好的软件程序可以实现自动计算柔性基体-涂层的界面剪切结合强度。
[0056]
在本发明中，要求柔性基体层11和涂层12与结合面平行的外表面全部粘接到连接
块2、3上。由前述，其中一个连接块2的底端需要向下伸出柔性基体-涂层试样1底端设定距离，进一步的，该其中一个连接块2的顶端可以与柔性基体-涂层试样1的顶端平齐。相应的，由前述，另一个连接块3的顶端向上伸出柔性基体-涂层试样1顶端设定距离，进一步的，该另一个连接块3的底端可以与柔性基体-涂层试样1的底端平齐。
[0057]
此时，连接块2、3的长度可以略大于或等于柔性基体-涂层试样1的长度，连接块2、3的需要高度大于柔性基体-涂层试样1的高度。
[0058]
在本发明中，高度方向定义为图1的平面中垂直的方向，厚度方向定义为图1的平面中与高度方向垂直的方向，长度方向定义为与图1的平面垂直的方向，本发明的所有部件的长度、高度和厚度的定义均与上述定义的方向相统一。
[0059]
本发明不限制上夹具的具体实现方式，在其中一个示例中，上夹具4可以包括第一连接杆41、第一锁母43、连接板44和压头45(或45’)，第一连接杆41和压头45(或45’)竖直设置，连接板44水平设置，第一连接杆41为圆柱体，连接板44为长方形体。
[0060]
第一连接杆41上部设置有与电子万能试验机的上夹具安装端连接的第一销孔42，第一连接杆41外周设置有螺纹，第一锁母43通过螺纹旋在第一销孔42下部的第一连接杆上41。
[0061]
上夹具4与电子万能试验机连接时，通过销钉7穿过第一销孔42固定在万能试验机的上夹具安装端上，再将第一锁母43往上旋转，使上夹具与万能试验机的上夹具安装端掐紧，固定上夹具4，使整个上夹具4不摇晃。
[0062]
连接板44顶端固定在第一连接杆41底端，可以通过焊接固定；压头45顶端连接在连接板44底端，压头45(或45’)底端对准其中一个连接块2的顶端。
[0063]
上夹具4的压头的形式可以有多种，下面给出两个示例。
[0064]
示例一：
[0065]
上夹具4为金属材质，压头45为长方体形状，压头45顶端焊接固定在连接板44底端，压头45的长度不小于连接块2、3的长度，压头45的厚度略小于连接块2、3的厚度，使得压头45的压缩力尽量作用在连接块2上。
[0066]
示例二：
[0067]
压头45’为t型体形状，压头45’包括上连接块46和长方体形状的下压块47，上连接块46可以为长方体型或圆柱体形，其水平设置，下压块47垂直设置，两者形成t型体结构。
[0068]
下压块47的顶端与上连接块46的底端固定连接，下压块47和上连接块46可以是两个部件固定在一起，也可以是一体成型的一个结构。此时，上夹具4为具有磁性的金属材质，例如钢铁材质；上连接块46的顶端开设有第一磁体槽48，第一磁体槽48内设置有第一磁体49，第一磁体槽48和第一磁体49可以为圆柱体形，第一磁体49的尺寸比第一磁体槽48略小。上连接块46顶端通过第一磁体49吸附在连接板44底端，下压块47底端对准其中一个连接块2的顶端。下压块47的长度不小于连接块2、3的长度，下压块47的厚度略小于连接块2的厚度。
[0069]
当测试的试样尺寸有变化且测试系统不容易对中时，可将利用第一磁体49的磁性将压头45’吸附连接到连接板44底端，并调整压头45’的位置，使得下压块47底端对准其中一个连接块2的顶端，实现对中受力。
[0070]
本发明的下夹具5包括基板51、支撑块52、挡块53、第二锁母54和第二连接杆55，支
撑块52、挡块53和第二连接杆55竖直设置，基板51水平设置，基板51和挡块53为长方体形，第二连接杆55为圆柱形。
[0071]
第二连接杆55下部设置有与电子万能试验机的下夹具安装端连接的第二销孔56，第二连接杆55外周设置有螺纹，第二锁母54通过螺纹旋在第二销孔56上部的第二连接杆55上。通过销钉7穿过第二销孔56固定在万能试验机的下夹具安装端上，再将第二锁母54往下旋转，使下夹具与万能试验机的下夹具安装端掐紧，固定下夹具5，使整个下夹具5不摇晃。
[0072]
基板51底端固定在第二连接杆55顶端，可以通过焊接的方式固定。基板51上设置有水平的滑槽57，支撑块52和挡块53位于基板51上方，并且支撑块52底部和挡块52底部设置在滑槽57内，使得支撑块52和挡块53能够沿滑槽水平移动，便于调节支撑块52和挡块53的位置，使得压缩剪切测试系统受力尽量对中。
[0073]
支撑块52靠近挡块53的一侧开设有支撑台阶58，另一个连接块3的底端支撑在该支撑台阶58上，支撑块52可以是长方体形，通过切去一部分形成支撑台阶58。
[0074]
前述的滑槽57可以为倒t型滑槽，支撑块52底部和挡块53底部的形状与倒t型滑槽相适应。
[0075]
支撑台阶58与基板51上表面的距离大于连接块2、3的高度，提供充分的剪切变形空间，支撑台阶58的厚度等于连接块2、3的厚度，支撑块52和挡块53顶端与基板51上表面的距离不小于柔性基体-涂层试样1与两个连接块2、3形成的整体结构的高度。
[0076]
当测试试样尺寸有变化时，可以为支撑台阶58配备支撑适应板6，支撑适应板6为长方体形状，其上开设有第二磁体槽61，第二磁体槽61内设置有第二磁体62。第二磁体槽61的数量可以为2个，开在长方体形状的支撑适应板6一侧，第二磁体槽61和第二磁体62可以为圆柱形，第二磁体62的尺寸比第二磁体槽61略小。
[0077]
此时，下夹具5为具有磁性的金属材质，当测试试样尺寸有变化时，将支撑适应板6放置在支撑台阶58上，支撑适应板6开槽面与支撑台阶58上方的支撑块52表面贴合，使得支撑适应板6通过第二磁体62吸附在支撑台阶58上方的支撑块52上，用于测试不同尺寸柔性基体-涂层试样1的界面剪切结合强度。
[0078]
前述的销钉7的数量为2个，上夹具4和下夹具5各配备一个，包括圆柱型的销杆72和圆柱型的销头71，销头71的直径大于销杆72的直径，销杆72的末端为锥形结构73。销头71便于人员操作，锥形结构73便于插入剪切结合强度上下夹具相应销孔中。
[0079]
前述的电子万能试验机能实现匀速位移压缩试验，且有能记录最大试验力峰值的功能。
[0080]
实施例2：
[0081]
本发明实施例提供一种柔性基体-涂层界面剪切结合强度测试方法，包括实施例1的柔性基体-涂层界面剪切结合强度测试系统，该方法包括：
[0082]
s1：切取得到长方体形状的柔性基体-涂层试样1，并测量柔性基体-涂层试样1的结合面的面积s。
[0083]
本步骤中，可以用钢直尺或者游标卡尺测量试样的长度a和宽度b，计算出结合面的面积，该面积即为剪切界面面积s＝a
×
b。
[0084]
s2：称量得到一个连接块2或3的质量m0。
[0085]
本步骤可以利用电子天平称量一个连接块2或3的质量m0，对于一个批次的测试，
使用多个连接块时其规格型号质量保持一样。
[0086]
s3：通过粘结剂8将两个连接块2、3分别与柔性基体-涂层试样1的柔性基体层11和涂层12外表面粘接。
[0087]
本步骤可以利用环氧树脂或者其他高强粘结剂，将两个连接块2、3与柔性基体-涂层试样1的竖直方向的外表面粘接，并且两个连接块2、3在竖直方向上错开一定距离设置，形成整体结构。
[0088]
s4：待粘结剂8凝固后，将上夹具4和下夹具5分别连接在电子万能试验机的上夹具安装端和下夹具安装端上。
[0089]
s5：将柔性基体-涂层试样1粘接的另一个连接块3的底端支撑在下夹具5上。
[0090]
具体的，可以将连接块3的底端支撑在支撑台阶58上。
[0091]
s6：打开电子万能试验机和控制电脑，调节电子万能试验机的横梁位移，使得上夹具4底端对准其中一个连接块2的顶端。
[0092]
本步骤中，还可以根据需要调节上夹具4的压头45’，并且调节下夹具5的挡块53和支撑块54的位置，使得压缩剪切测试系统受力尽量对中。
[0093]
s7：将电子万能试验机的初始力值清零，利用等速位移的方式进行压缩剪切测试，直至柔性基体层11和涂层12剪切脱开而破坏，记录破坏时的载荷峰值fc。
[0094]
本步骤中，调节电子万能试验机的横梁位移使得粘接有连接块2、3的柔性基体-涂层试样1与上夹具4的距离非常接近时，将电子万能试验机的初始力值清零，利用等速位移的方式进行压缩剪切测试，直至基体11与涂层12剪切脱开而破坏，记录破坏时的载荷峰值fc。
[0095]
s8：根据如下公式计算柔性基体-涂层的界面剪切结合强度τ；
[0096][0097]
其中，g为重力加速度。
[0098]
s9：根据需要重复s1～s8，测试5-10次以分析其结果的离散性。
[0099]
下面以物理喷涂烧结法制备的硅酸铝纤维编织布-zro2涂层为例，具体说明如何测试其界面剪切结合强度。
[0100]
1)选择物理喷涂烧结法制备的硅酸铝纤维编织布-zro2涂层为实验试样(基体厚度约0.5mm，涂层厚度约0.03mm)，先利用冲压切割模具切取6个长方体形的硅酸铝纤维编织布-zro2试样，用钢直尺测量6个长方体形试样的长度和高度均为a＝b＝25.0mm，计算出剪切界面面积均为s＝a
×
b＝625.0mm2。
[0101]
2)利用电子天平称量一个连接块(对于一个批次的测试，使用多个连接块时其规格型号质量一样，其长高厚d
×a×
c＝30.0mm
×
25.0mm
×
10.0mm)的质量m0＝59.0g。
[0102]
3)利用环氧树脂粘结剂，将6个正方形的硅酸铝纤维编织布基体面和zro2涂层面错开距离e＝5.0mm后各粘接一个连接块。
[0103]
4)等粘结剂凝固后，利用两个销钉分别固定上、下夹具在电子万能试验机上、下夹具安装端。
[0104]
5)将粘接有连接块的柔性基体-涂层试样放在下夹具支撑台阶或者支撑适应板上。
[0105]
6)打开电子万能试验机和控制电脑，调节电子万能试验机的横梁位移，根据需要调节上夹具的压头，下夹具的挡块和支撑块的位置，使得压缩剪切测试系统受力尽量对中。
[0106]
7)每次测试之前调节电子万能试验机的横梁位移使得粘接有连接块的柔性基体-涂层体系与上、下夹具距离非常接近时，将电子万能试验机的初始力值清零，利用0.5mm/min的速度等位移压缩，直至基体与涂层剪切脱开而破坏，万能试验机记录6个试样破坏时的载荷峰值分别为fc＝156.2n，133.1n，142.3n，150.4n，168.9n，148.5n。
[0107]
8)重力加速度g取9.8n/kg，根据公式计算硅酸铝纤维编织布-zro2涂层的界面剪切结合强度分别为τ＝0.251mpa，0.214mpa，0.229mpa，0.242mpa，0.271mpa，0.239mpa。
[0108]
9)根据以上6个界面剪切结合强度的数据计算出其平均值为0.241mpa，标准偏差为0.019mpa，标准偏差小于平均值的8％，数据相对较稳定。
[0109]
本发明实施例2的柔性基体-涂层界面剪切结合强度测试方法为实施例1的柔性基体-涂层界面剪切结合强度测试系统的使用方法，其包括实施例1的全部技术方案，并具备实施例1所述的有益效果，在此不再赘述。本实施例其他未提及之处，可参考前述实施例1中的相应内容。
[0110]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
技术特征：1.一种柔性基体-涂层界面剪切结合强度测试系统，其特征在于，包括长方体形状的柔性基体-涂层试样、两个完全相同的长方体形状的连接块、上夹具、下夹具和电子万能试验机，其中：所述柔性基体-涂层试样包括结合在一起的柔性基体层和涂层，所述柔性基体层和涂层的结合面竖直设置；所述柔性基体层和涂层与所述结合面平行的外表面通过粘结剂分别与一个所述连接块粘接；其中一个连接块的底端向下伸出所述柔性基体-涂层试样底端设定距离，另一个连接块的顶端向上伸出所述柔性基体-涂层试样顶端设定距离；所述上夹具位于所述柔性基体-涂层试样与两个连接块形成的整体结构上方，所述上夹具的上端与所述电子万能试验机的上夹具安装端连接，所述上夹具的底端对准所述其中一个连接块的顶端；所述下夹具位于所述柔性基体-涂层试样与两个连接块形成的整体结构下方，所述下夹具的下端与所述电子万能试验机的下夹具安装端连接，所述另一个连接块的底端支撑在所述下夹具上。2.根据权利要求1所述的柔性基体-涂层界面剪切结合强度测试系统，其特征在于，所述其中一个连接块的顶端与所述柔性基体-涂层试样的顶端平齐，所述另一个连接块的底端与所述柔性基体-涂层试样的底端平齐，所述柔性基体层和涂层与所述结合面平行的外表面全部粘接到所述连接块上。3.根据权利要求2所述的柔性基体-涂层界面剪切结合强度测试系统，其特征在于，所述连接块的长度等于所述柔性基体-涂层试样的长度，所述连接块的高度大于所述柔性基体-涂层试样的高度。4.根据权利要求3所述的柔性基体-涂层界面剪切结合强度测试系统，其特征在于，所述上夹具包括第一连接杆、第一锁母、连接板和压头，所述第一连接杆和压头竖直设置，所述连接板水平设置；所述第一连接杆上部设置有与所述电子万能试验机的上夹具安装端连接的第一销孔，所述第一连接杆外周设置有螺纹，所述第一锁母通过螺纹旋在所述第一销孔下部的第一连接杆上；所述连接板顶端固定在所述第一连接杆底端，所述压头顶端连接在所述连接板底端，所述压头底端对准所述其中一个连接块的顶端。5.根据权利要求4所述的柔性基体-涂层界面剪切结合强度测试系统，其特征在于，所述上夹具为金属材质，所述压头为长方体形状，所述压头顶端焊接固定在所述连接板底端，所述压头的长度不小于所述连接块的长度，所述压头的厚度小于所述连接块的厚度；或者，所述压头为t型体形状，所述压头包括上连接块和长方体形状的下压块，所述上连接块水平设置，所述下压块垂直设置，所述下压块的顶端与所述上连接块的底端固定连接；所述上夹具为具有磁性的金属材质，所述上连接块的顶端开设有第一磁体槽，所述第一磁体槽内设置有第一磁体，所述上连接块顶端通过第一磁体吸附在所述连接板底端，所述下压块底端对准所述其中一个连接块的顶端；所述下压块的长度不小于所述连接块的长度，所述下压块的厚度小于所述连接块的厚度。6.根据权利要求1-5任一所述的柔性基体-涂层界面剪切结合强度测试系统，其特征在于，所述下夹具包括基板、支撑块、挡块、第二锁母和第二连接杆，所述支撑块、挡块和第二连接杆竖直设置，所述基板水平设置；所述第二连接杆下部设置有与所述电子万能试验机的下夹具安装端连接的第二销孔，所述第二连接杆外周设置有螺纹，所述第二锁母通过螺
纹旋在所述第二销孔上部的第二连接杆上；所述基板底端固定在所述第二连接杆顶端，所述基板上设置有水平的滑槽，所述支撑块和挡块位于所述基板上方，所述支撑块底部和所述挡块底部设置在所述滑槽内，所述支撑块和挡块能够沿所述滑槽移动，所述支撑块靠近所述挡块的一侧开设有支撑台阶，所述另一个连接块的底端支撑在所述支撑台阶上。7.根据权利要求6所述的柔性基体-涂层界面剪切结合强度测试系统，其特征在于，所述滑槽为倒t型滑槽，所述支撑块底部和所述挡块底部的形状与所述倒t型滑槽相适应。8.根据权利要求6所述的柔性基体-涂层界面剪切结合强度测试系统，其特征在于，所述支撑台阶与所述基板上表面的距离大于所述连接块的高度，所述支撑台阶的厚度等于所述连接块的厚度，所述支撑块和挡块顶端与所述基板上表面的距离不小于所述柔性基体-涂层试样与两个连接块形成的整体结构的高度。9.根据权利要求6所述的柔性基体-涂层界面剪切结合强度测试系统，其特征在于，所述下夹具为具有磁性的金属材质，所述支撑台阶配备有支撑适应板，所述支撑适应板上开设有第二磁体槽，所述第二磁体槽内设置有第二磁体，所述支撑适应板放置在所述支撑台阶上，并且所述支撑适应板通过所述第二磁体吸附在所述支撑台阶上方的支撑块上。10.一种柔性基体-涂层界面剪切结合强度测试方法，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的柔性基体-涂层界面剪切结合强度测试系统，所述方法包括：s1：切取得到长方体形状的柔性基体-涂层试样，并测量所述柔性基体-涂层试样的结合面的面积s；s2：称量得到一个连接块的质量m0；s3：通过粘结剂将两个连接块分别与所述柔性基体-涂层试样的柔性基体层和涂层外表面粘接；s4：待粘结剂凝固后，将上夹具和下夹具分别连接在电子万能试验机的上夹具安装端和下夹具安装端上；s5：将所述柔性基体-涂层试样粘接的所述另一个连接块的底端支撑在所述下夹具上；s6：打开电子万能试验机和控制电脑，调节电子万能试验机的横梁位移，使得上夹具底端对准所述其中一个连接块的顶端；s7：将电子万能试验机的初始力值清零，利用等速位移的方式进行压缩剪切测试，直至柔性基体层和涂层剪切脱开而破坏，记录破坏时的载荷峰值f
c
；s8：根据如下公式计算柔性基体-涂层的界面剪切结合强度τ；其中，g为重力加速度。
技术总结本发明公开了一种柔性基体-涂层界面剪切结合强度测试系统和方法，属于材料性能测试领域。其包括长方体形状的柔性基体-涂层试样、两个完全相同的长方体形状的连接块、上夹具、下夹具和电子万能试验机。本发明先切取柔性基体-涂层试样，然后将连接块利用粘结剂错开粘结在基体和涂层表面，再进行匀速压缩剪切，根据基体-涂层破坏时的总载荷来计算柔性基体-涂层的界面剪切结合强度。本发明解决了柔性基体因为受力后容易变形导致的柔性基体-涂层的界面剪切结合强度难测试问题，实现了柔性基体-涂层界面剪切结合强度的测试。涂层界面剪切结合强度的测试。涂层界面剪切结合强度的测试。
技术研发人员：刘家臣 李坤明 薛云嘉 马晓晖 马娇媚
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2022.06.23
技术公布日：2022/11/1
