[發明專利]一種金屬覆層界面結合強度測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201710437628.1
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN106990043B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 程延海;崔然;韓正銅;田憲華;王浩正;尹遜金
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種金屬覆層界面結合強度測量裝置，其特征在于：包括壓盤(1)、定位桿(2)、試樣(3)、卡盤支撐座(4)；所示試樣(3)包括金屬覆層(301)、基體(302)、基體試塊(303)，基體(302)中心設有通孔(306)，通孔(306)兩端設有同軸雙沉頭裝配孔，同軸雙沉頭裝配孔包括位于基體(302)上端面的上端沉頭孔(304)和位于基體(302)下端面的下端沉頭孔(305)；基體試塊(303)由同心的上段圓柱體和下段圓柱體組成，上段圓柱體插入通孔(306)內，下段圓柱體插入下端沉頭孔(305)，下段圓柱體和基體(302)的下端面重合，金屬覆層(301)熔覆于下段圓柱體和基體(302)的下端面，并且金屬覆層(301)外緣位于基體(302)的下端面邊緣內側，將金屬覆層(301)置于卡盤支撐座(4)的卡盤內腔，并通過卡盤支撐座(4)支撐基體(302)，上段圓柱體上端與定位桿(2)的下端螺紋連接，定位桿(2)的上方設有壓盤(1)，壓盤(1)的上端與萬能試驗機相連。

2.根據權利要求1所述的一種金屬覆層界面結合強度測量裝置，其特征在于：所述金屬覆層(301)呈圓柱形，金屬覆層(301)與基體試塊(303)的圓柱軸心重合；所述卡盤支撐座(4)包括卡盤(402)，在卡盤(402)的上端面設有四個位置可調的卡爪(401)，卡爪(401)上表面與基體(302)的下端面貼合，卡爪(401)前端設有弧形槽口，通過四個卡爪(401)前端的弧形槽口組成可容納金屬覆層(301)的卡盤內腔。

3.一種金屬覆層界面結合強度測量方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1、制備基體(302)，在基體(302)中心加工通孔(306)，在通孔(306)兩端加工同軸雙沉頭裝配孔，同軸雙沉頭裝配孔包括位于基體(302)上端面的上端沉頭孔(304)和位于基體(302)下端面的下端沉頭孔(305)；

步驟2、制備基體試塊(303)，基體試塊(303)由同心的上段圓柱體和下段圓柱體組成，上段圓柱體外徑與通孔(306)相匹配，下段圓柱體外徑與下端沉頭孔(305)相匹配，在上段圓柱體的上端加工出螺紋孔；

步驟3、將基體試塊(303)的上段圓柱體插入基體(302)的圓形通孔中，下段圓柱體插入下端沉頭孔(305)，并保證下段圓柱體和基體(302)的下端面重合，將調平螺栓(5)安裝在上段圓柱體上端的螺紋孔內，使基體(302)和基體試塊(303)相對固定，對下段圓柱體和基體(302)的下端面進行磨床打磨，去除表面雜質；

步驟4、通過激光熔覆及堆焊法在下段圓柱體和基體(302)的下端面熔覆金屬覆層(301)，熔覆結束后，下段圓柱體和基體(302)通過金屬覆層(301)固定在一起；

步驟5、卸下調平螺栓(5)，安裝定位桿，將定位桿(2)的下端與基體試塊(303)的上段圓柱體上端螺紋連接，將金屬覆層(301)加工成與基體試塊(303)同心的圓柱形，并保證金屬覆層(301)外圓位于基體(302)的下端面邊緣內側；

步驟6、調節卡盤支撐座(4)的四個卡爪(401)的位置，將金屬覆層(301)放入四個卡爪(401)圍成的卡盤空腔，卡爪(401)上表面與基體(302)的下端面貼合；

步驟7、在定位桿(2)上方安裝壓盤(1)，將壓盤(1)與萬能試驗機相連；

步驟8、啟動萬能試驗機對壓盤(1)施加壓力進行推離實驗，通過萬能試驗機傳感器得到應力-應變曲線，記錄金屬覆層(301)脫離基體(302)時的壓力，采用δ＝F/A，測得試樣(3)的金屬覆層界面結合強度；其中，δ為金屬覆層界面結合強度，F為所金屬覆層(301)脫離基體(302)時壓力的大小，A為金屬覆層(301)的上端與基體(302)的下端面的接觸面積；

步驟9、按照步驟1至8的方式，再重復測量多個試樣(3)，對所有試樣(3)的金屬覆層界面結合強度測量結果取平均值。

4.根據權利要求3所示的一種金屬覆層界面結合強度測量方法，其特征在于：

步驟1中：通孔(304)直徑為18mm，上端沉頭孔(304)直徑為26mm、深度為6mm，下端沉頭孔(305)直徑為22mm、深度為1mm；

步驟2中：上段圓柱體直徑為18mm、高度為13mm，下段圓柱體直徑為22mm、高度為1mm，螺紋孔直徑為8mm、深度為6mm；

步驟5中：金屬覆層(301)的直徑為24mm。