[發明專利]金屬復合材料界面結合強度測量的裝置及方法、試樣及試樣制作方法

有效

• 申請號: 201610115880.6
• 申請日: 2016-03-01
• 公開（公告）號: CN105758791B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 李龍;張小軍;陳鑫;周德敬
• 申請（專利權）人: 銀邦金屬復合材料股份有限公司
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙) 11446
• 代理人: 武玉琴;劉國偉

本發明涉及一種金屬復合材料界面結合強度測量的裝置及方法、試樣及試樣制作方法。測量裝置包括相互面對的上夾持壓板和下夾持壓板，其特征在于，所述上夾持壓板和下夾持壓板位于相對面上分別設有貫穿各自長度的上凹槽和下凹槽，用于固定并穿過被測量試樣。本發明通過把被測量試樣的上下表面及側面固定于開有凹槽的壓板間，用以在拉伸試驗時保證被測量試樣的平直度。通過本發明的技術方案，既能使用傳統的拉剪測量方法來定量評價界面的結合強度，又能保證測量時鋁鋼板材不發生彎曲變形，使得作用在界面上的拉力保持在同一平面，測量的結果更精確。

技術領域

本發明主要涉及復合材料界面結合強度的測量，尤其涉及一種金屬復合材料界面結合強度測量的裝置及方法、試樣及試樣制作方法。

背景技術

釬焊式鋁鋼復合材料是火力發電站空冷系統基管的主要原材料。采用釬焊式鋁鋼復合材料制造的電站空冷系統能夠節約大量水資源，具有顯著的經濟和社會效益，因此釬焊式鋁鋼復合材料成為我國“十二五”重點發展的金屬層狀結構復合材料之一，國內對于這種材料的開發應用處于起步階段。火電空冷用鋁鋼層狀復合材料是由鋁(原始厚度在0.2～0.3mm之間)和鋼經過冷軋復合而成，鋼為基體材料，其成品厚度在1.4～1.6mm之間，包覆層鋁層厚度在0.05～0.09mm之間。鋁鋼界面的結合質量決定了基管的成形性能及電站空冷系統的使用壽命，因此有效、定量、準確測量界面結合強度對于該種材料的開發及應用至關重要。

現有技術中對金屬層狀復合材料的界面結合強度的檢測，一般是采用彎曲試驗或剪切試驗來評價其結合效果，彎曲試驗只能定性評價鋁鋼復合材料界面的結合性能，但經此評定的彎曲合格的鋁鋼復合材料在高溫釬焊時，仍可能出現鋁鋼界面分層的現象，因此彎曲試驗效果并不理想。國家標準GB/T6396中規定了層狀復合材料界面剪切強度的測試方法，其原理為：試驗系用靜壓(拉)力通過相應的試驗裝置，使平行于試驗力方向的基材與覆材的結合面承受剪力直至斷裂，使覆材與基材分離，以測定其抗剪強度。該標準的拉剪試樣見附圖1所示。該測量方法能定量評價復合板界面的結合強度，但該測試方法只適用于覆層較厚(如大于0.5mm)的情況。因為如果覆層太薄，拉伸試驗時薄的覆層容易先于界面結合處被拉斷或彎曲變形，無法精確測量界面結合處的強度。而且如果覆層太薄，試樣界面位置不好定位，試樣與卡具之間的間隙對測量結果影響也較大。

現在通過將覆層薄膜和輔助材料連接在一起，對復合板和輔助材料施加力的作用，使薄膜與基體分離，從而測得薄膜和基體界面的結合強度。現有測量薄膜鋁鋼復合板鋁膜和鋼基體結合強度的方法，是將鋁合金和薄膜鋁鋼復合板的鋁膜進行焊接，然后用電子萬能試驗機進行拉剪試驗。由于加厚了鋁鋼復合材料鋁層的厚度，從而可以使用傳統的拉剪等方法來定量評價界面的結合強度，但由于鋁和鋼的強度和塑性不一樣，在拉剪過程中會產生彎曲力矩，被測試樣會發生彎曲變形，如圖2所示為拉剪試驗后斷裂的各部分結構示意圖，其中10是鋁鋼復合板，20是在鋁膜上焊接的鋁合金。從圖可看出拉斷后的各部分都發生了翹曲變形。可見采用該方法導致檢測結果波動幅度大，影響測量結果的精確性。

因此，有必要提出一種金屬復合材料界面結合強度測量的裝置及方法、試樣及試樣的制作方法，既能使用傳統的拉剪測量方法來定量評價界面的結合強度，又能保證測量時復合板材不發生彎曲變形，使得作用在界面上的拉力保持在同一平面，測量的結果更精確。

發明內容

本發明的目的在于提供一種金屬復合材料界面結合強度測量的裝置及方法、試樣及試樣制作方法，以克服上述現有技術存在的缺陷。

為了實現上述目的，本發明提供了一種金屬復合材料界面結合強度測量的裝置，包括相互面對的上夾持壓板和下夾持壓板，其特征在于，所述上夾持壓板和下夾持壓板位于相對面上分別設有貫穿各自長度的上凹槽和下凹槽，用于固定并穿過被測量試樣。

上述的裝置，所述上夾持壓板和下夾持壓板上開有通孔；所述裝置還包括螺栓，該螺栓穿過所述通孔，用于連接所述上夾持壓板和下夾持壓板以定位所述被測量試樣。