一種層狀金屬復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度評價(jià)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種層狀金屬復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度評價(jià)方法，包括如下步驟：1)取層狀金屬復(fù)合材料，并加工成長方體型試樣；2)使用壓力機(jī)沿著金屬復(fù)合材料的復(fù)合界面對材料進(jìn)行壓縮，并記載壓縮過程中金屬復(fù)合材料沿著壓縮方向的位移值及對應(yīng)的壓力機(jī)使用載荷；3)將步驟2)記載的位移值、載荷繪制成以位移值為橫坐標(biāo)、載荷為縱坐標(biāo)的載荷?位移曲線，尋找載荷?位移曲線上載荷下降前的峰值載荷及其對應(yīng)的位移值，作為層狀金屬復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度的評價(jià)指標(biāo)，載荷值越高、位移越大則表示復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度越高。本方法避免了尋找復(fù)合材料結(jié)合界面難題，利用了壓縮失穩(wěn)原理，實(shí)現(xiàn)簡易、定性的評價(jià)層狀金屬復(fù)合板材界面結(jié)合強(qiáng)度。
【專利說明】
一種層狀金屬復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度評價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于測試復(fù)合材料結(jié)合強(qiáng)度領(lǐng)域，具體涉及一種層狀金屬復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度評價(jià)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]層狀金屬復(fù)合材料是指利用復(fù)合技術(shù)使兩種或兩種以上物理、化學(xué)或力學(xué)性能不同的金屬在界面上實(shí)現(xiàn)牢固結(jié)合而制成的一種新型復(fù)合材料，它具有性能優(yōu)越、環(huán)保、節(jié)能等特點(diǎn)，正被廣泛應(yīng)用于石油、化工、船舶、機(jī)械等領(lǐng)域。
[0003]復(fù)層與基層的界面結(jié)合強(qiáng)度是衡量層狀復(fù)合材料質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。目前，根據(jù)復(fù)合板力學(xué)性能檢測國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T-6396-2008，評價(jià)層狀復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度的方法主要有剪切法與彎曲法。剪切法是一種定量測試方法，可直接換算得到復(fù)合板界面剪切強(qiáng)度。但是，剪切評價(jià)法對試樣的幾何尺寸要求較高，即要求試樣的剪切面與結(jié)合界面高度重合，否則可能會引入較大誤差。然而，層狀金屬復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)一般由擴(kuò)散層、化合物層等微細(xì)結(jié)構(gòu)組成，幾乎無法準(zhǔn)確確定界面。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種層狀金屬復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度評價(jià)方法。該方法避免了傳統(tǒng)剪切方法中需準(zhǔn)確確定結(jié)合界面的難題，可簡易、定性的評價(jià)層狀金屬復(fù)合板材界面結(jié)合強(qiáng)度。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案:
[0006]1、一種層狀金屬復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度評價(jià)方法，包括如下步驟:
[0007]I)取層狀金屬復(fù)合材料，并加工成長方體型試樣；
[0008]2)使用壓力機(jī)沿著金屬復(fù)合材料的復(fù)合界面對材料進(jìn)行壓縮，并記載壓縮過程中金屬復(fù)合材料沿著壓縮方向的位移值及對應(yīng)的壓力機(jī)使用載荷；
[0009 ] 3)將步驟2)記載的位移值、載荷繪制成以位移值為橫坐標(biāo)、載荷為縱坐標(biāo)的載荷-位移曲線，尋找載荷-位移曲線上載荷下降前的峰值載荷及其對應(yīng)的位移值，作為層狀金屬復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度的評價(jià)指標(biāo)，載荷值越高、位移越大則表示復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度越尚。
[0010]優(yōu)選的，所述金屬復(fù)合材料需包括復(fù)層、基層及其間的界面，復(fù)層與基層必須能沿著界面完全重合。
[0011]優(yōu)選的，所述復(fù)合材料的長度與厚度的比例大于2。
[0012]優(yōu)選的，所述步驟2)使用壓力機(jī)沿著金屬復(fù)合材料的復(fù)合界面對材料進(jìn)行壓縮時(shí)，復(fù)合材料的復(fù)層與基層的兩端應(yīng)同時(shí)與壓頭接觸。
[0013]優(yōu)選的，步驟2)所述壓縮方向需平行于復(fù)層與基層的結(jié)合界面。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明提供的層狀金屬復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度評價(jià)方法，避免了尋找復(fù)合材料真實(shí)結(jié)合界面的難題，利用了壓縮失穩(wěn)原理，通過實(shí)施簡單的單向壓縮變形即可對層狀金屬復(fù)合材料的界面結(jié)合強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)定性表征，為層狀金屬復(fù)合材料的質(zhì)量評價(jià)提供了一種簡便的方法。
【附圖說明】
[0015]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖:
[0016]圖1表示本發(fā)明所加工制備的層狀金屬復(fù)合材料長方體試樣示意圖；
[0017]圖2表示本發(fā)明所開展的單向壓縮過程示意圖；
[0018]圖3表示壓縮過程中，層狀金屬復(fù)合材料結(jié)合界面裂開示意圖；
[0019]圖4表示實(shí)施例1不同復(fù)合工藝樣品壓縮前后試樣圖；
[0020]圖5表示實(shí)施例1不同復(fù)合工藝樣品的載荷-位移曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)條件或按照制造廠商所建議的條件。
[0022]實(shí)施例1
[0023]—種層狀金屬復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度評價(jià)方法，具體步驟如下:
[0024](I)獲得三塊不同復(fù)合工藝而制備的層狀金屬復(fù)合材料(復(fù)層材質(zhì)為鈦，基層材質(zhì)為Q235鋼)，并在每塊待分析的復(fù)合材料基礎(chǔ)上各切割加工兩只長方體型試樣，如附圖1所示，其中I為復(fù)合材料的基層，2為復(fù)合材料的復(fù)層，3為復(fù)合材料的結(jié)合界面，本實(shí)施例中的長方體型試樣的具體尺寸為18mm(高)X9mm(寬)X6mm(厚=復(fù)層+基層)；
[0025](2)利用萬能試驗(yàn)機(jī)對步驟(I)所述的試樣沿著復(fù)合界面對材料進(jìn)行壓縮，壓縮過程如圖2所示，其中箭頭表示壓縮方向，壓縮方向沿試樣的高度方向(平行于復(fù)層與基層的結(jié)合界面)，壓縮過程中出現(xiàn)載荷突然下降(基層與復(fù)層發(fā)生層間開裂，如附圖3所示，I為復(fù)合材料的基層，2為復(fù)合材料的復(fù)層，5為開裂的復(fù)合材料的結(jié)合界面)或者變形量達(dá)到預(yù)定的最大變形量(本實(shí)施例為50%)，停止壓縮變形。壓縮過程中，計(jì)算機(jī)自動記錄變形過程中的載荷與位移數(shù)據(jù)。
[0026](3)將步驟(2)中所述的載荷、位移數(shù)據(jù)繪制為載荷-位移曲線，尋找載荷-位移曲線上載荷下降前的峰值載荷及其對應(yīng)的位移值，作為層狀金屬復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度的評價(jià)指標(biāo)。
[0027]注:每種復(fù)合工藝的樣品分別實(shí)驗(yàn)兩次。
[0028]上述實(shí)施例中，加工的長方體型試樣照片如附圖4“壓縮前樣品”所示。三種不同復(fù)合工藝制備的復(fù)合材料，在壓縮變形以后的照片如附圖4中“壓縮后樣品”所示。從附圖4中可以發(fā)現(xiàn)，三種復(fù)合工藝所制備的樣品，在壓縮過程中均出現(xiàn)了層間開裂現(xiàn)象。但是，不同復(fù)合工藝的開裂程度不一致。復(fù)合工藝一的樣品在變形量較大時(shí)才出現(xiàn)了一小段裂紋;復(fù)合工藝二的樣品的層間裂紋較長，幾乎貫穿整個樣品；復(fù)合工藝三樣品的基層與復(fù)層則是完全分離。這就說明本發(fā)明提供的評價(jià)方法能夠顯示不同制備工藝的差異。
[0029]附圖5是實(shí)施例中載荷-位移曲線，可以發(fā)現(xiàn)三種不同復(fù)合工藝樣品在壓縮過程中均出現(xiàn)了載荷下降現(xiàn)象。三種樣品在載荷下降前的峰值載荷存在著明顯的差異，復(fù)合工藝一〉復(fù)合工藝二〉復(fù)合工藝三。對應(yīng)的位移數(shù)據(jù)也是:復(fù)合工藝一〉復(fù)合工藝二〉復(fù)合工藝三。對比附圖4與5，發(fā)現(xiàn)開裂越嚴(yán)重的樣品(可以認(rèn)為界面結(jié)合強(qiáng)度越低)，其峰值載荷與對應(yīng)的位移越小。這就說明，本發(fā)明提供的方法可以較好的評價(jià)復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度。
[0030]最后說明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種層狀金屬復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度評價(jià)方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)取層狀金屬復(fù)合材料，并加工成長方體型試樣； 2)使用壓力機(jī)沿著金屬復(fù)合材料的復(fù)合界面對材料進(jìn)行壓縮，并記載壓縮過程中金屬復(fù)合材料沿著壓縮方向的位移值及對應(yīng)的壓力機(jī)使用載荷； 3)將步驟2)記載的位移值、載荷繪制成以位移值為橫坐標(biāo)、載荷為縱坐標(biāo)的載荷-位移曲線，尋找載荷-位移曲線上載荷下降前的峰值載荷及其對應(yīng)的位移值，作為層狀金屬復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度的評價(jià)指標(biāo)，載荷值越高、位移越大則表示復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度越高。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種層狀金屬復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度評價(jià)方法，其特征在于，所述金屬復(fù)合材料包括復(fù)層、基層及其間的界面，復(fù)層與基層必須能沿著界面完全重合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種層狀金屬復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度評價(jià)方法，其特征在于，所述復(fù)合材料的長度與厚度的比例大于2。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種層狀金屬復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度評價(jià)方法，其特征在于，所述步驟2)使用壓力機(jī)沿著金屬復(fù)合材料的復(fù)合界面對材料進(jìn)行壓縮時(shí)，復(fù)合材料的復(fù)層與基層的兩端應(yīng)同時(shí)與壓頭接觸。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種層狀金屬復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度評價(jià)方法，其特征在于，步驟2)所述壓縮方向平行于復(fù)層與基層的結(jié)合界面。
【文檔編號】G01N19/04GK105890994SQ201610457336
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】何維均, 李博新, 陳欣, 陳澤軍, 劉慶
【申請人】重慶大學(xué)