[發明專利]一種超薄Ti/Al兩層密度梯度材料力學性能評價方法

有效

• 申請號: 201811090746.0
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109085062B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 馬運柱;王濤;劉文勝;劉超;劉陽;伍鐳;顏煥元
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 蔣太煒

本發明提供一種超薄Ti/Al兩層梯度材料抗拉強度的測試方法。所述測試方法，包括；步驟一設計原始試樣，并制備原始試樣，同時記錄原始試樣各層的厚度以及制備工藝；等比例放大原始試樣各層的厚度，在原始試樣相同的制備條件下，得到系列放大試樣；步驟二測試系列放大試樣的抗拉強度，并對測試結果進行擬合，得出擬合方程；得出擬合方程后，根據原始試樣的厚度，計算得出原始試樣的抗拉強度。本發明綜合考慮到了焊接條件以及超薄樣品測試的難度，通過優化放大試樣條件，首次實現了超薄材料力學性能的科學檢測。

技術領域：

本發明涉及一種超薄Ti/Al兩層密度梯度材料抗拉強度的評價方法，這種方法能夠考核超薄Ti/Al兩層梯度材料包括界面結合強度和基體強度在內的整體抗拉強度。

背景技術：

密度梯度材料是一種由不同性能的材料在組成和結構上沿厚度或直徑方向呈連續變化的新型復合材料。從材料的組合方式來看，梯度材料可分為金屬/合金，金屬/非金屬，金屬/陶瓷等多種組合方式。隨著現代科技的快速發展，智能制造成為發展的方向，高質量、多功能的材料被航空航天等行業所青睞。在實用材料中，鑒于梯度材料的特點，其用途已不局限于宇航工業上，而已擴大到核能源、電子、化學、生物醫學工程等領域。然而，對梯度材料性能評價，目前國內外尚沒有統一的標準，由于使用目的、使用環境、制備方法等的不同，可能有不同的評價方法。

目前采用擴散焊接方法制備的多層梯度材料其力學性能評價還沒有統一的標準，且評價方法較少。同時,擴散焊接方法制備的多層梯度材料力學性能評價體系中，研究者們普遍使用的力學性能評價方法是剪切強度和截面顯微硬度。剪切強度測試樣如圖1所示為搭邊剪切測試，該方法只能反映出多層梯度材料中相鄰兩種材料復合在一起產生的界面的界面結合強度，而不能反映多層梯度材料整體的抗拉強度。顯微硬度測試屬于材料局部微觀性能分析，其受材料局部缺陷影響較大，所以對多層梯度材料整體力學性能評價的可靠性較低。

發明內容：

針對現有多層密度梯度材料力學性能評價方法存在的不足，本發明首次提出通過等比例放大原始試樣各層厚度制備出系列放大試樣；然后分別測量各放大試樣的抗拉強度，接著對測試結果進行擬合，得到擬合函數，最后在擬合函數上，根據原始試樣的厚度，得出原始試樣的抗拉強度。

本發明一種超薄Ti/Al兩層密度梯度材料力學性能評價方法；包括下述步驟；

步驟一

設計原始試樣，并制備原始試樣，同時記錄原始試樣各層的厚度以及制備工藝；等比例放大原始試樣各層的厚度，在原始試樣相同的制備條件下，得到系列放大試樣；

步驟二

測試系列放大試樣的抗拉強度，并對測試結果進行擬合，得出擬合方程；得出擬合方程后，根據原始試樣的厚度，計算得出原始試樣的抗拉強度。為確保擬合方程的誤差最小，從以下兩方面來進行：一是再一定的放大比例下縮小放大比例之間的數值，即增加放大比例數；二是對同一放大比例進行重復多次試驗，考察實驗結果的重復性，以此確保試驗誤差最小。

本發明一種超薄Ti/Al兩層密度梯度材料力學性能評價方法；所述等比例放大原始試樣各層厚度制備出系列放大試樣中，放大比例至少包括5個不同的放大比例。從理論上來說，放大比例的組數越多，對于擬合以及實驗的精準性越有幫助。

作為優選方案，所述等比例放大原始試樣各層厚度制備出系列放大試樣中；放大比例在1.5-2.5范圍內的放大試樣個數至少大于等于5；同時任意兩個放大試樣的放大比例不相等。這樣操作的目的在于提升實驗結果的精準性。同時由于當放大比例小于1.5時，其所得產品的測試結果存在的誤差較大，如果將其考慮進來，會嚴重影響后續結果的精準性。

本發明一種超薄Ti/Al兩層密度梯度材料力學性能評價方法；原始試樣中，任意一層的厚度小于等于0.4mm、優選為小于等于0.3mm。