熱噴涂涂層廣泛應用于航空航天、冶金、化工、電力、艦船、交通運輸、增材制造等領域，旨在提高材料耐磨損、耐腐蝕、耐高溫、抗氧化、防輻射等性能而施加在材料表面的覆蓋層。

    熱噴涂涂層的力學性能對膜/基系統的服役行為影響很大。相關的涂層區域及膜/基界面區域的應力狀態較為復雜，使役環境溫度梯度熱應力、相變產生的熱應力、熱不匹配引發的形變熱應力、氧化膜生長應力等等，都會在此集中。較大的殘余應力將使涂層自身產生彈性變形、塑性變形甚至斷裂；殘余應力將大大降低膜/基結合強度，導致涂層的開裂或剝落，甚至導致基片破壞。熱噴涂涂層殘余應力表征一直是相關工程技術領域研究的熱點和難點。

    相關表征技術始于20世紀初，自Stoney在1909年對電鍍薄膜應力進行定量研究以來，到目前為止已發展了許多應力的測量方法。歸納起來，主要有：X射線衍射法、基片彎曲法、物性測量法以及用于特定薄膜的一些方法，如熒光光譜法和激光拉曼法等。相關表征技術介紹及優缺點等請參考文末的參考文獻，在此不再贅述。本文采用的即是基片彎曲法，具體而言利用激光杠桿手段表征噴涂前后的基體曲率半徑，代入Stoney公式計算涂層的殘余應力σ。

    測試原理及結果如下圖所示：

    實驗結果表明，FST1000應力儀能夠實現對熱噴涂涂層殘余應力的快速和準確表征（單樣品測試時間＜5min；每個樣品曲率半徑重復測試兩遍，相對誤差＜5%）。

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責任編輯：王元

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