[发明专利]一种钎焊用铝钢复合材料的界面结合牢度检测的方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属层状复合材料检测技术领域，尤其是涉及金属层状复合材料界面结合牢度的检测领域，具体涉及一种钎焊用铝钢复合材料的界面结合牢度检测的方法。

背景技术

采用“室温轧制复合”的方法生产的钎焊式铝钢复合材料广泛应用于电力、汽车、石化、工程机械等行业，典型应用领域为热电（火电、太阳能、核电）空冷系统。以火电应用为例，采用钎焊式铝钢复合材料制造的空冷系统取代开放式大水塔冷却循环水，可节约用水75%。按国内30%的火电机组更换为空冷机组计算，每年可节约用水30亿立方米，这相当于9000万人一年的用水量，因此采用钎焊式铝钢复合材料制造的电站空冷系统经济社会效益显著，钎焊式铝钢复合材料是我国“十二五”重点发展的金属层状结构复合材料，国内对于这种材料的开发应用尚处于起步阶段。电站空冷用铝钢复合材料总厚度为1.5mm，铝层厚度较薄，一般小于0.15mm，出厂前需检测铝钢复合材料的铝层与碳钢层界面的结合牢度。一般采用弯折试验检测其结合效果，但弯折试验只能定性检测界面结合牢度，弯折合格的轧制铝钢复合材料在钎焊时仍可能出现铝钢界面分层的现象，因此弯折试验效果并不理想；采用剥离试验可以定量测量金属与金属粘合的胶接界面的结合牢度，如图1所示，但需要在金属样品1、2上制做拉伸用的引头3、4，由于随机剪裁的铝钢复合材料的样品其铝层与钢层的自由端为连接闭合的，需要将铝层与钢层剥开，而由于铝层太薄，难以剥开、并且拉伸强度低，不适于引头的制备，因此很大程度上限制了剥离试验在铝钢复合材料上的应用。如何成功实施薄覆层复合材料的剥离试验，国内外尚未找到可行的解决办法。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种钎焊用铝钢复合材料的界面结合牢度检测的方法，其可以准确检测铝钢界面结合牢度，量化表征钎焊用铝钢复合材料的界面结合效果。

其技术方案是这样的，首先进行铝钢复合材料的试样制备，然后对所述试样进行剥离试验，根据试验结果计算得到铝钢界面的结合牢度值，其特征在于：所述试样制备包括在样品的铝层表面钎焊连接金属加强层，所述金属加强层和所述样品的铝层构成复合层，所述复合层中金属加强层和样品的铝层的结合强度大于所述样品中铝钢界面的结合强度，在所述剥离试验中，通过拉力试验机将所述复合层和所述样品的钢层进行剥离。

其进一步特征在于：

所述试样制备包括在金属加强层的一侧钎焊连接样品，所述样品和所述金属加强层位于同侧的自由端一和自由端二相互分离，在所述剥离试验中，所述自由端一、所述自由端二作为试样和所述拉力试验机连接的引头；

所述试样制备包括在金属加强层的两侧对称地钎焊连接相同尺寸的样品一和样品二，所述样品一和样品二同侧的自由端三、自由端四相互分离，在所述剥离试验中，所述自由端三、所述自由端四作为试样和所述拉力试验机连接的引头；

所述试样制备还包括在钎焊前将试样中作为引头的两个自由端分别向外弯折、形成T型结构。

其更进一步特征在于：

所述金属加强层为铝合金复合带材；

所述金属加强层包括皮层和基层，所述皮层设置于所述基层表面，所述皮层用于与所述样品的铝层表面钎焊连接；

所述复层为4343铝合金，所述基层为3003铝合金；

所述金属加强层与样品钎焊的具体操作为：（1）去除样品的表面油污，（2）钎剂涂覆，样品的铝层表面和所述金属加强层的端面分别涂覆10%的钎剂，然后相互贴合，贴合间隙小于0.05mm，再将其烘干，烘干温度小于200℃，（3）钎焊，钎焊炉升温至550℃，然后通入纯度为99.999%的氮气保护，将相互贴合的样品和金属加强层放进钎焊炉，升温至600℃，保温20分钟，再降温至550℃以下，出炉自然冷却；

对钎焊后的试样进行线切割或铣床加工，使金属加强层和样品的宽度相等；

所述剥离试验具体操作为：拉力试验机的两个夹头分别夹持试样中作为引头的两个自由端，夹头以恒定速度v移动，所述样品的铝层和钢层承受拉力而分离，测得分离拉力和剥离牢度。

本发明的检测方法其有益效果在于：

（1）试样由样品和金属加强层构成，金属加强层钎焊连接于样品的铝层表面，由于金属加强层与样品的铝层的结合强度大于样品的铝层和钢层的结合强度，因而金属加强层与样品铝层结合而成的复合层的强度远大于样品铝层的拉伸强度，故确保样品的铝钢界面顺利剥离，同时，由于金属加强层和样品的铝层表面为钎焊连接，工艺精度高，能够保证金属加强层仅与样品的铝层连接，确保铝钢界面的正确剥离；