[發(fā)明專利]一種金屬覆層界面結(jié)合強度測量裝置及方法

有效

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• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN106990043B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程延海;崔然;韓正銅;田憲華;王浩正;尹遜金
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

本發(fā)明公開了一種金屬覆層界面結(jié)合強度測量裝置及方法，該裝置包括試樣，所示試樣包括基體、基體試塊，基體中心設(shè)有通孔，通孔兩端設(shè)有同軸雙沉頭裝配孔，基體試塊由同心的上段圓柱體和下段圓柱體組成，上段圓柱體插入雙沉頭裝配孔的通孔內(nèi)，下段圓柱體插入雙沉頭裝配孔的下端沉頭孔，金屬覆層熔覆于下段圓柱體和基體的下端面，將金屬覆層置于卡盤支撐座的卡盤內(nèi)腔，并通過卡盤支撐座支撐基體，上段圓柱體上端與定位桿螺紋連接，定位桿上方設(shè)有壓盤。該測量方法通過對壓盤施加壓力進行推離實驗，根據(jù)金屬覆層脫離基體時壓力大小以及金屬覆層與基體的接觸面積來計算金屬覆層界面結(jié)合強度。本發(fā)明可防止試樣從熱影響區(qū)斷裂，真實反映界面結(jié)合強度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬覆層界面結(jié)合強度的測量裝置，及覆層界面結(jié)合強度測量方法，尤其涉及激光熔覆層和堆焊層界面結(jié)合強度的檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

廢舊零部件引發(fā)的一系列問題促進了再制造技術(shù)的發(fā)展，再制造成形技術(shù)是再制造技術(shù)的核心，通過在破損零件表面添加修復(fù)材料，最終恢復(fù)廢舊零部件尺寸，恢復(fù)甚至提升其服役性能。與熱噴涂、電刷鍍等再制造成形技術(shù)相比，激光沉積及堆焊修復(fù)層與基體呈冶金結(jié)合，修復(fù)層不易剝落，常用于服役工況惡劣的零件修復(fù)，但修復(fù)層高度的增加及覆層材料與基體材料的熱物性參數(shù)差異，使得修復(fù)層內(nèi)殘余應(yīng)力累加，界面處裂紋敏感性增加，易發(fā)生斷裂。覆層材料的服役性能直接影響修復(fù)零件的服役壽命，因此，評定金屬覆層的界面結(jié)合強度成為評價金屬覆層質(zhì)量及壽命的重要參數(shù)。

目前對于激光熔覆及堆焊法得到的金屬覆層，未有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)測量其界面結(jié)合強度，常使用一般涂層的界面結(jié)合強度測試方法測量，如拉伸法、彎曲法、壓痕法、剝離法等，但以上方法主要適用于非冶金結(jié)合的薄涂層，或僅能通過半定量的方法表征覆層的界面結(jié)合強度，并且激光熔覆及堆焊覆層的熱影響區(qū)強度較小，在破壞性測試方法中，熱影響區(qū)先于界面斷裂，難以得到界面處的結(jié)合強度。因此，現(xiàn)有的界面結(jié)合強度測量方法用于厚覆層及高強度材料有很大的局限性，難以得到覆層的界面結(jié)合強度。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有測試金屬覆層界面結(jié)合強度的不足，提出一種金屬覆層界面結(jié)合強度測量裝置及方法，針對于激光熔覆及堆焊修復(fù)層特點，可精確、定量測得界面結(jié)合強度，且測試裝置結(jié)構(gòu)及試樣具有結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、測試效率高的優(yōu)點。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：一種金屬覆層界面結(jié)合強度測量裝置，包括壓盤、定位桿、試樣、卡盤支撐座；所示試樣包括金屬覆層、基體、基體試塊，基體中心設(shè)有通孔，通孔兩端設(shè)有同軸雙沉頭裝配孔，同軸雙沉頭裝配孔包括位于基體上端面的上端沉頭孔和位于基體下端面的下端沉頭孔；基體試塊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內(nèi)，下段圓柱體插入下端沉頭孔，下段圓柱體和基體的下端面重合，金屬覆層熔覆于下段圓柱體和基體的下端面，并且金屬覆層外緣位于基體的下端面邊緣內(nèi)側(cè)，將金屬覆層置于卡盤支撐座的卡盤內(nèi)腔，并通過卡盤支撐座支撐基體，上段圓柱體上端與定位桿的下端螺紋連接，定位桿的上方設(shè)有壓盤，壓盤的上端與萬能試驗機相連。

進一步的，所述金屬覆層呈圓柱形，金屬覆層與基體試塊的圓柱軸心重合；所述卡盤支撐座包括卡盤，在卡盤的上端面設(shè)有四個位置可調(diào)的卡爪，卡爪上表面與基體的下端面貼合，卡爪前端設(shè)有弧形槽口，通過四個卡爪前端的弧形槽口組成可容納金屬覆層的卡盤內(nèi)腔。

一種金屬覆層界面結(jié)合強度測量方法，該方法包括以下步驟：

步驟1、制備基體，在基體中心加工通孔，在通孔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上端面的上端沉頭孔和位于基體下端面的下端沉頭孔；

步驟2、制備基體試塊，基體試塊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相匹配，下段圓柱體外徑與下端沉頭孔相匹配，在上段圓柱體的上端加工出螺紋孔；