摘要:
针对C / SiC复合材料表面高温应变测量的难题，提出基于高温无机胶平坦化处理、磁控溅射技术和原子层沉积（Atomic Layer Deposition， ALD）的薄膜应变计制备方法。采用刷涂无机胶的方式，实现C / SiC复合材料表面的平坦化，之后利用磁控溅射和原子层沉积技术，制备Pt敏感层和复合绝缘层组成的薄膜应变计。Pt敏感层采用硬质掩膜和直流溅射的方式制备，其电阻为75 Ω，厚度为450 nm。在绝缘层中，通过直流溅射和原子层沉积的方式，在C / SiC复合材料衬底表面分别沉积YSZ / Al2O3、Al2O3-YSZ / Al2O3和HfO2-YSZ / Al2O3 3种厚度为1.2 μm的复合绝缘层，并对3种绝缘层的高温绝缘性能进行测试，结果表明：HfO2-YSZ / Al2O3复合绝缘层的高温绝缘性能最佳，在多次升降温循环后，950 ℃条件下其绝缘电阻可达32.94 kΩ。基于HfO2-YSZ / Al2O3复合绝缘层制备Pt薄膜应变计并开展测试，结果表明：在室温至600 ℃条件下，该Pt薄膜应变计具有最大2.93的应变敏感系数（Gauge Factor， GF），最小应变误差为0.01%（600 ℃、133.2 με），最大应变误差为6.49%（200 ℃、133.2 με），具有良好的高温稳定性和应变响应。研究成果为C / SiC复合材料表面高温应变测量提供了新的技术方案，对于促进高超声速飞行器热结构部件高精度应变测量技术发展具有积极意义。