[发明专利]一种异种材料结合过程中结合强度的测试方法有效

专利信息
申请号: 201510561417.X 申请日: 2015-09-06
公开(公告)号: CN105158083B 公开(公告)日: 2019-01-29
发明(设计)人: 臧勇;陈博宇;管奔 申请(专利权)人: 北京科技大学
主分类号: G01N3/18 分类号: G01N3/18
代理公司: 北京金智普华知识产权代理有限公司 11401 代理人: 皋吉甫
地址: 100083*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 材料 结合 过程 强度 测试 方法
【说明书】:

发明介绍一种异种材料热态结合过程中结合强度的测试方法,该方法通过仿真软件对异种材料结合过程进行力学分析,提取有效结合参数并做相应简化;将实验相关数据输入试验机,通过设定“时间‑应力”的实验测试变化曲线,同时设定拉伸速度输入测试设备作为反应参数;按照Gleeble 3500实验操作要求进行试样装卡,实验参数通过输入试验机参数完成;通过对比实验过程界面应力应变参数与实际反应过程界面状态参数,对于界面强度实际强度参数进行测试,得到界面的结合强度参数。通过对异种材料界面进行结合实验并对结合强度进行检测,可以准确的判断在不同条件下界面结合情况以及强度数值,为生产提供准确数据。

技术领域

本发明涉及材料强度检测技术,特别是针对异种材料结合过程测试结合强度的方法。

背景技术

异种材料热结合过程主要通过热轧制方法和扩散焊接方法,以得到强度较大,结合率较高的稳定结合界面。在目前的实验研究以及测试研究中,界面结合强度研究以及强度测量方法局限于结合反应完成后,界面组织温度回归常温,界面两侧金属扩散充分后,检测界面冷态强度以及结合效果。这就使得异种材料在结合过程中的界面强度无法获悉,只能通过简单公式预测或进行递推。本发明是对于异种材料结合过程,界面热态结合强度进行准确检测。

热轧制过程以及扩散焊接过程中,界面结合强度以及结合率直接影响到成品复合材料结合界面的强度,特别是对于复合板热复合轧制,组坯真空度、加热温度、轧制制度以及热处理过程都对于界面的结合有直接影响。目前有学者利用热模拟实验机设计扩散焊接的热模拟实验,没有对于复合轧制过程进行实验,没有针对复合界面热态下强度进行实验设计。

发明内容

为了解决上述问题,本发明的目的是提供一种方法简单、数据精确的异种材料结合过程中结合强度的测试方法。

本发明的技术方案:一种异种材料结合过程中结合强度的测试方法,该方法通过仿真软件对异种材料结合过程进行分析,提取有效结合参数并做相应简化;将仿真相关数据输入试验机,设定“时间-应力”的实验测试曲线,同时设定拉伸速度输入测试设备作为反应参数;

按照Gleeble 3500实验设备操作要求进行试样装卡,实验参数通过输入试验机参数完成;通过对比实验过程界面受应力应变参数与实际反应过程界面状态参数,对于界面实际强度参数进行测试,得到界面的结合强度参数,该方法具体包括以下步骤:

步骤1.建立模型:

利用有限元软件,按照实际轧制过程,轧板以及轧辊实际尺寸建立仿真模型,

输入测试金属材料参数,包括:密度、弹性参数、塑性参数、热膨胀系数、热传导系数,

按照实际轧制过程,装配,设定轧制温度、轧辊温度、板坯和轧辊速度,

按照软件要求操作,读取仿真结果中轧制稳定区域异种材料界面间节点应力S22和S12随时间变化的曲线;

步骤2简化:定义垂直界面方向为Y方向,轧制方向为X方向,与X,Y正交方向为Z方向。复合轧制过程以及扩散焊接过程,由于复合材料宽度远大于厚度,故忽略Z方向的受力情况,简化为二维受力分析,分别读取界面应力σy和τxy

σy即S22,表示垂直界面的正应力,τxy即S12,表示压下方向以及轧制方向平面的剪应力数值最大值,若σy>5τxy,则可忽略剪应力作用,认为界面合力与界面垂直,界面应力大小取σy;若σy≤5τxy,则需要对于界面受力σy和τxy进行力的合成,方法是得到的应力值为计算合力与界面夹角为

对于应力随时间变化的曲线进行简化,以便输入试验机进行热模拟测试。简化原则有:

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