金屬?gòu)?fù)合材料結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)量方法、試樣及試樣制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明主要設(shè)及金屬?gòu)?fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度的檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及侶鋼復(fù)合 材料界面結(jié)合強(qiáng)度的檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 薄侶層侶鋼復(fù)合帶材兼具侶合金優(yōu)良的耐腐蝕性能及導(dǎo)熱性能和鋼良好的力學(xué) 性能等諸多優(yōu)點(diǎn)，是電站空冷系統(tǒng)核屯、部件中冷卻管束基管的主要原材料。采用侶鋼復(fù)合 帶材制造的電站空冷系統(tǒng)取代水冷系統(tǒng)，可節(jié)約用水75% W上?；趥H鋼復(fù)合帶材表面質(zhì) 量、尺寸精度、性能的穩(wěn)定性及生產(chǎn)效率等方面的綜合考慮，目前工業(yè)上大多采用冷社復(fù)合 法來生產(chǎn)侶鋼復(fù)合材料，其成品厚度在1.4~1.6mm之間，包覆層侶層厚度在0.05~0.09mm 之間。侶鋼界面結(jié)合質(zhì)量決定了基管的成形性能及電站空冷系統(tǒng)的使用壽命，因此有效、定 量、準(zhǔn)確評(píng)價(jià)界面結(jié)合強(qiáng)度對(duì)于該種材料的冷社復(fù)合控制及實(shí)際應(yīng)用都非常重要。
[0003] 電站空冷用侶鋼層狀復(fù)合材料的侶層很薄(厚度為0.05~0.09mm)，無法通過常規(guī) 的剪切、撕離等力學(xué)手段對(duì)界面結(jié)合強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)，由于無法制作出引頭部分，也無法通過 拉伸剝離試驗(yàn)定量測(cè)量侶鋼復(fù)合材料的界面結(jié)合強(qiáng)度。目前對(duì)薄復(fù)層復(fù)合材料結(jié)合強(qiáng)度的 測(cè)量，美國(guó)、日本和我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)均采用膠粘拉伸的方法，它具有操作簡(jiǎn)單靈活的特點(diǎn)， 而且不需要復(fù)雜的理論計(jì)算。但由于目前強(qiáng)度最高的環(huán)氧樹脂粘接劑與粘接引頭的結(jié)合強(qiáng) 度很難超過40MPa，而冷社侶鋼復(fù)合材料單道次的壓下量超過50%，界面結(jié)合的強(qiáng)度大于 50M化，退火后的結(jié)合強(qiáng)度超過60MPa，由于運(yùn)種方法的應(yīng)用范圍受到所用粘接劑(膠）的抗 拉強(qiáng)度的限制，因此通過常規(guī)的粘接拉伸無法評(píng)價(jià)侶鋼復(fù)合材料的界面結(jié)合強(qiáng)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)W上出現(xiàn)的問題，本發(fā)明提供了一種金屬?gòu)?fù)合材料結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)量方法及測(cè) 量試樣，能夠有效的測(cè)量金屬?gòu)?fù)合材料的結(jié)合強(qiáng)度。
[0005] 本發(fā)明提供了一種金屬?gòu)?fù)合材料結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)量方法，包括W下步驟：
[0006] S1:制備測(cè)量用試樣：
[0007] A、在含有基層和包覆層的復(fù)合材料上切割出一圓片樣品備用，制作或選取兩根橫 截面直徑等于圓片樣品直徑的金屬棒待用；
[000引C、將兩金屬棒的待粘貼表面分別粘合在圓片樣品兩個(gè)待粘貼表面；
[0009] D、在基層與包覆層界面間切出一個(gè)環(huán)形切口，切口角度范圍為15°~90°，并保證 切口中屯、線落在界面上；
[0010] S2:進(jìn)行拉伸試驗(yàn)：
[0011] E、將試樣放至拉伸機(jī)上做拉伸試驗(yàn)；
[0012] S3:計(jì)算結(jié)合強(qiáng)度：
[0013] F、獲取試樣拉伸時(shí)的最大拉伸力的數(shù)值F，根據(jù)F Air2計(jì)算得到試樣的結(jié)合強(qiáng)度，
[0014] 其中，F(xiàn)代表試樣拉伸時(shí)的最大拉伸力，r代表圓片樣品的界面處半徑。
[0015] 如上所述的金屬?gòu)?fù)合材料結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)量方法，其中，所述金屬?gòu)?fù)合材料為侶鋼 復(fù)合材料，其中鋼為基層，侶為包覆層。
[0016] 如上所述的金屬?gòu)?fù)合材料結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)量方法，其中，在所述步驟C之前，還包括 步驟：
[0017] B、對(duì)圓片樣品及金屬棒的待粘貼表面進(jìn)行打磨處理。
[0018] 本發(fā)明還提供了一種用于測(cè)量金屬?gòu)?fù)合材料結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)量試樣，包括含有基層 和包覆層的復(fù)合材料的圓形樣片和兩根金屬棒，其中，所述兩根金屬棒的直徑等于所述圓 形樣片直徑，所述兩根金屬棒的一端分別粘貼在圓形樣片的兩側(cè)的圓形表面上，所述圓形 樣片的基層與復(fù)合層界面間具有一個(gè)環(huán)形切口，切口角度為15°~90°，并保證切口中屯、線 落在界面上。
[0019] 如上所述的用于測(cè)量金屬?gòu)?fù)合材料結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)量試樣，其中，所述復(fù)合材料為 侶鋼復(fù)合材料，其中鋼為基層，侶為包覆層。
[0020] 如上所述的用于測(cè)量金屬?gòu)?fù)合材料結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)量試樣，其中，所述兩根金屬棒 的一端分別粘貼在圓形樣片的兩側(cè)的圓形表面上之前，對(duì)圓片樣品及金屬棒的待粘貼表面 進(jìn)行打磨處理。
[0021] 本發(fā)明還提供了一種用于測(cè)量金屬?gòu)?fù)合材料結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)量試樣的制作方法，包 括W下步驟：
[0022] A、在含有基層和包覆層的復(fù)合材料上切割出一圓片樣品備用，制作或選取兩根橫 截面直徑等于圓片樣品直徑的金屬棒待用；
[0023] C、將兩金屬棒的待粘貼表面分別粘合在圓片樣品兩個(gè)待粘貼表面；
[0024] D、在基層與包覆層界面間切出一個(gè)環(huán)形切口，切口角度為15°~90°，并保證切口 中屯、線落在界面上。
[0025] 如上所述的用于測(cè)量金屬?gòu)?fù)合材料結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)量試樣的制作方法，其中，在所 述步驟C之前，還包括步驟：
[0026] B、對(duì)圓片樣品及金屬棒的待粘貼表面進(jìn)行打磨處理。
[0027] 如上所述的用于測(cè)量金屬?gòu)?fù)合材料結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)量試樣的制作方法，其中，所述 金屬?gòu)?fù)合材料為侶鋼復(fù)合材料，其中鋼為基層，侶為包覆層。
[0028] 通過使用本發(fā)明中測(cè)量試樣和測(cè)量方法，可W擺脫常規(guī)測(cè)量方法中受粘結(jié)劑強(qiáng)度 限制的問題，能夠有效的測(cè)量金屬?gòu)?fù)合材料的結(jié)合強(qiáng)度。
【附圖說明】
[0029] 通過結(jié)合W下附圖所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述或其他方面的優(yōu)點(diǎn)將變得更清 楚和更容易理解，運(yùn)些附圖只是示意性的，并不構(gòu)成本發(fā)明的限制，其中：
[0030] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中測(cè)量試樣與金屬棒粘結(jié)后、拉伸前的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中測(cè)量試樣與金屬棒粘結(jié)后、拉伸前的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例中測(cè)量試樣與金屬棒粘結(jié)后、拉伸前的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例中測(cè)量試樣中圓片樣品的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034] 圖中各標(biāo)號(hào)表示如下：
[0035] 1:侶棒；
[0036] 2:侶層；
[0037] 3:鋼層；
[003引4:粘結(jié)劑。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0040] 在此記載的實(shí)施例為本發(fā)明的特定的【具體實(shí)施方式】，用于說明本發(fā)明的構(gòu)思，均 是解釋性和示例性的，不應(yīng)解釋為對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式及本發(fā)明范圍的限制。除在此記載的 實(shí)施例外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還能夠基于本申請(qǐng)權(quán)利要求書和說明書所公開的內(nèi)容采用顯而 易見的其它技術(shù)方案，運(yùn)些技術(shù)方案包括采用對(duì)在此記載的實(shí)施例的做出任何顯而易見的 替換和修改的技術(shù)方案，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0041] 本說明書的附圖為示意圖，輔助說明本發(fā)明的構(gòu)思、各部分的形狀及其相互關(guān)系。 請(qǐng)注意，為了便于清楚地表現(xiàn)出本發(fā)明實(shí)施例的各部件的結(jié)構(gòu)，各附圖之間并未按照相同 的比例繪制，相同的參考標(biāo)記用于表示相同的部分。
[0042] -種金屬?gòu)?fù)合材料結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)量方法，包括W下步驟：
[0043] A、在含有基層和包覆層的復(fù)合材料上切割出一圓片樣品備用，制作或選取兩根橫 截面直徑等于圓片樣品直徑的金屬棒待用。
[0044] 具體的，可采用線切割方式從金屬?gòu)?fù)合材料層上切割出半徑為r待檢圓片樣品，也 可W采用其他切割方式，保證圓片樣品外形規(guī)則即可。
[0045] 進(jìn)一步的，所述待用金屬棒可W為侶棒、銅棒或其他材質(zhì)金屬棒。優(yōu)選的，選取侶 質(zhì)材料金屬棒，該侶棒長(zhǎng)度應(yīng)為30~70mm，方便試樣進(jìn)行夾持和拉伸實(shí)驗(yàn)。
[0046] B、對(duì)圓片樣品及金屬棒的待粘貼表面進(jìn)行打磨處理。
[0047] 打磨前可W事先清洗圓片樣品及侶棒的待粘貼表面，目的在于清除待粘貼表面油 污和氧化層，圓片樣品兩側(cè)的圓形平面、侶棒的一圓形端面均為待粘貼表面。
[0048] 進(jìn)一步的，為了獲得更好的表面質(zhì)量，可W通過W下手段清洗圓片樣品及侶棒的 待粘貼表面:利用鹽酸清洗圓片樣品及侶棒上的各待粘貼表面，然后用脫脂劑依次擦拭圓 片樣品及侶棒的各待粘貼表面。其中，脫脂劑一般為丙酬和酒精，由于清洗過的待粘貼表面 會(huì)含有殘留物，因此須對(duì)待粘貼表面進(jìn)行打磨，通常是在各待粘貼表面風(fēng)干后，采用500#砂 紙對(duì)圓片樣品及侶棒的待粘貼表面進(jìn)行砂紙打磨處理。
[0049] C、將兩金屬棒的待粘貼表面分別粘合在圓片樣品兩個(gè)待粘貼表面上。
[0050] 具體的，選取的侶棒橫截面直徑與圓片樣品的直徑相等，粘貼時(shí)，應(yīng)使侶棒端面與 圓片樣品的帶粘貼面完全重合。
[0051] 進(jìn)一步的，所述粘結(jié)劑可選取環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑。環(huán)氧樹脂適用于金屬與金屬之間 的粘接，如鐵皮、鍛鋒板、侶錐、銅錐、侶板、冷板W及其他金屬卷材。且經(jīng)環(huán)氧樹脂粘合的制 品間的強(qiáng)度可W達(dá)到40Mpa，經(jīng)環(huán)氧樹脂粘合的制品間的強(qiáng)度比侶鋼復(fù)合材料的界面結(jié)合 強(qiáng)度大。圓片樣品與金屬棒粘結(jié)后，放置在常溫25°C狀態(tài)下24小時(shí)W上，W使粘接劑完全固 化;并設(shè)定粘接劑與金屬的粘接強(qiáng)度為0(a)。
[0052] D、在基層與包覆層界面間切出一個(gè)環(huán)形切口，并保證切口中屯、線落在界面上。
[0053] 具體的，如圖4所示，圖4為本發(fā)明實(shí)施例中測(cè)量試樣中圓片樣品的結(jié)構(gòu)示意圖。為 保證其切割精度，可選擇精密機(jī)械加工進(jìn)行切除，切口前端曲率半徑為r = 0.1mm，界面面積 設(shè)為A。切除后，應(yīng)保證界面的垂直中屯、線線與拉伸軸線保持重合。
[0054] 進(jìn)一步的，且切口形狀可W為多種類型，可W呈一個(gè)環(huán)形模形切口，其切口角度范 圍為15°~90°，如圖1所示;或者加工成一個(gè)環(huán)形凹槽形狀，如圖2所示；而對(duì)于復(fù)合層厚度 較厚的侶鋼復(fù)合材料，在能保證侶的強(qiáng)度大于界面結(jié)合強(qiáng)度的情況下，可W把凹槽加工在 侶鋼界面的中間位置，如圖3所示。
[0055] E、將試樣放至拉伸機(jī)上做拉伸試驗(yàn)。
[0056] 具體的，拉伸機(jī)的夾頭分別夾在兩根侶棒的遠(yuǎn)離圓片試樣的一端，控制拉伸機(jī)上 的夾頭分別向兩外側(cè)移動(dòng)。夾頭移動(dòng)速度為2mm/min-10mm/min(毫米/分鐘），從而使用圓片 樣品上的鋼片與侶片分離。
[0057] 進(jìn)一步的，所述拉伸機(jī)可選擇使用電子萬能試驗(yàn)機(jī)，電子萬能試驗(yàn)機(jī)適用于對(duì)金 屬、橡膠、塑料、侶塑管、復(fù)合材料、防水材料、紡織物、紗線、纖維、電線電纜、紙張、彈黃、木 材、包裝材料、膠帶等材料進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲、剪切、撕裂、剝離等力學(xué)性能的測(cè)試。
[0058] F、獲取試樣拉伸時(shí)的最大拉伸力的數(shù)值F，根據(jù)F Air2計(jì)算得到試樣的結(jié)合強(qiáng)度。
[0059] 其中，數(shù)值F代表試樣拉伸時(shí)的最大拉伸力，r代表圓片樣品的界面處半徑。
[0060] 為了更好的確定侶鋼復(fù)合材料的結(jié)合強(qiáng)度，還可W在金屬?gòu)?fù)合材料上同時(shí)切割多 個(gè)圓片樣品，重復(fù)進(jìn)行步驟A-F，計(jì)算各個(gè)圓片樣品結(jié)合強(qiáng)度的