相干梯度敏感方法研究及其在高温氧化应力测量上的应用

【作者】 董雪林； 冯雪； 黄克智；

【机构】 清华大学航天航空学院工程力学系；

【摘要】 高温合金和难熔金属常工作在高温环境中,由于高温氧化在金属表面所生成的氧化膜可阻止氧气与金属的接触从而起到保护作用,而氧化膜中的应力会导致膜的开裂或剥落,使其失去保护作用,因此如何在线、实时监测氧化膜应力的演化过程对研究氧化应力的产生机理具有重要作用。本文利用相干梯度敏感方法测量薄膜/基底系统的非均匀曲率,由扩展的Stoney公式计算高温环境下氧化膜应力。首先研究相干梯度敏感方法测量的影响因素,包括该方法的测量范围,光栅厚度对其测量的影响。该方法可实现对系统曲率全场、实时、在线的测量,并且不受振动干扰。扩展的Stoney公式不仅可以提供薄膜非均匀应力与基底曲率的关系,而且可以计算薄膜与基底之间的剪切应力。在理论基础上搭建实验平台,将相干梯度敏感方法光路与高温炉结合,实现高温环境下氧化应力的测量。本文使用的方法为研究高温氧化应力提供了实验手段和依据。更多还原