(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210719859.2 (22)申请日 2022.06.23 (71)申请人 天津大学 地址 300354 天津市津南区雅观路13 5号天 津大学北洋园校区 (72)发明人 刘家臣　李坤明　薛云嘉　马晓晖　 马娇媚　 (74)专利代理 机构 北京恩赫律师事务所 1 1469 专利代理师 刘守宪　李善学 (51)Int.Cl. G01N 3/24(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01N 3/04(2006.01) G01N 19/04(2006.01) (54)发明名称 柔性基体-涂层界面剪切结合 强度测试系统 和方法 (57)摘要 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。 权利要求书2页 说明书8页 附图9页 CN 115266404 A 2022.11.01 CN 115266404 A 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权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115266404 A 2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Fc； 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。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115266404 A 3