测量柔软弹性涂层的弹性性能的超声波技术[外文翻译].rar

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测量柔软弹性涂层的弹性性能的超声波技术

摘要
不同的结构形态的材料具有不同的薄膜特性。涂层对于施加载荷的响应和附着于基板上的能力取决于其弹性模量和泊松比。该研究评估了一种基于超声波反射的测量方法。在模型系统中，将薄聚乙烯层压在两刚体中间。纵向和横向超声波的反射谱从涂层被记录下来。涂层发生共振的频率可得到测量所得，然后根据该频率可推导出波速。泊松比可以由两波速确定，如果涂层厚度已知，则弹性模量也可得出。该测试对两者都是具有一定价值的。该方法只适合于涂层可以由可使用的频率的超声波引起共振的情况；较典型的适用情况是涂层较厚（10微米）。另外，必须保证涂层材料和刚体间良好的耦合，以使界面本身不反射超声波。使用平滑软涂层可以更好的达到效果。
关键字：表面涂层；弹性性能；超声波

1.引言
柔软表面涂料广泛应用于工程元器件。聚四氟乙烯或二硫化钼基表面润滑涂层经常被应用物理气象沉淀进行润滑。而聚合物涂层用于防腐蚀，绝热或绝缘，装饰用途，或提高结构的减震性能。近年来聚合物涂料已被广泛应用于保护如CD - ROM或硬盘等磁性介质的表面。
表面层的耐用性取决于表面涂层的性能以及它与基板结合得有多好。在预测该部件在受到扭曲作用下其涂层—基体界面响应情况时，其弹性性能尤其重要。材料的薄层的性质不同于体积较大的固体。因此，任何测试方法都要基于小样本测试。在这方面深度检测纳米压痕法已被证明是很有用的。监测测头的卸载可以用来确定表面材料系数降低的值。该降低的系数是材料的杨氏模量和泊松比的函数。测量弹性表面波的速度同样可以得出该降低的系数。然而，在这种情况下，该系数取决于平行于接触面的方向。许多涂料的性能随厚度变化而产生变化，并且这种现象分布在整个表面上。因此测量厚度方向的属性更为合适。
在这篇论文中，提出了一种测量弹性表面性能的替代方法。表层对弹性超声波体波的响应可被测得。波的传播速度和涂层共振频率均是模量和泊松比的函数。通过确定横波和纵波的传播速度与共振频率的值，可推导出弹性常量。