[发明专利]金属复合材料界面结合强度测量的装置及方法、试样及试样制作方法

说明书

本发明涉及一种金属复合材料界面结合强度测量的装置及方法、试样及试样制作方法。测量装置包括相互面对的上夹持压板和下夹持压板，其特征在于，所述上夹持压板和下夹持压板位于相对面上分别设有贯穿各自长度的上凹槽和下凹槽，用于固定并穿过被测量试样。本发明通过把被测量试样的上下表面及侧面固定于开有凹槽的压板间，用以在拉伸试验时保证被测量试样的平直度。通过本发明的技术方案，既能使用传统的拉剪测量方法来定量评价界面的结合强度，又能保证测量时铝钢板材不发生弯曲变形，使得作用在界面上的拉力保持在同一平面，测量的结果更精确。

技术领域

本发明主要涉及复合材料界面结合强度的测量，尤其涉及一种金属复合材料界面结合强度测量的装置及方法、试样及试样制作方法。

背景技术

钎焊式铝钢复合材料是火力发电站空冷系统基管的主要原材料。采用钎焊式铝钢复合材料制造的电站空冷系统能够节约大量水资源，具有显著的经济和社会效益，因此钎焊式铝钢复合材料成为我国“十二五”重点发展的金属层状结构复合材料之一，国内对于这种材料的开发应用处于起步阶段。火电空冷用铝钢层状复合材料是由铝(原始厚度在0.2～0.3mm之间)和钢经过冷轧复合而成，钢为基体材料，其成品厚度在1.4～1.6mm之间，包覆层铝层厚度在0.05～0.09mm之间。铝钢界面的结合质量决定了基管的成形性能及电站空冷系统的使用寿命，因此有效、定量、准确测量界面结合强度对于该种材料的开发及应用至关重要。

现有技术中对金属层状复合材料的界面结合强度的检测，一般是采用弯曲试验或剪切试验来评价其结合效果，弯曲试验只能定性评价铝钢复合材料界面的结合性能，但经此评定的弯曲合格的铝钢复合材料在高温钎焊时，仍可能出现铝钢界面分层的现象，因此弯曲试验效果并不理想。国家标准GB/T6396中规定了层状复合材料界面剪切强度的测试方法，其原理为：试验系用静压(拉)力通过相应的试验装置，使平行于试验力方向的基材与覆材的结合面承受剪力直至断裂，使覆材与基材分离，以测定其抗剪强度。该标准的拉剪试样见附图1所示。该测量方法能定量评价复合板界面的结合强度，但该测试方法只适用于覆层较厚(如大于0.5mm)的情况。因为如果覆层太薄，拉伸试验时薄的覆层容易先于界面结合处被拉断或弯曲变形，无法精确测量界面结合处的强度。而且如果覆层太薄，试样界面位置不好定位，试样与卡具之间的间隙对测量结果影响也较大。

现在通过将覆层薄膜和辅助材料连接在一起，对复合板和辅助材料施加力的作用，使薄膜与基体分离，从而测得薄膜和基体界面的结合强度。现有测量薄膜铝钢复合板铝膜和钢基体结合强度的方法，是将铝合金和薄膜铝钢复合板的铝膜进行焊接，然后用电子万能试验机进行拉剪试验。由于加厚了铝钢复合材料铝层的厚度，从而可以使用传统的拉剪等方法来定量评价界面的结合强度，但由于铝和钢的强度和塑性不一样，在拉剪过程中会产生弯曲力矩，被测试样会发生弯曲变形，如图2所示为拉剪试验后断裂的各部分结构示意图，其中10是铝钢复合板，20是在铝膜上焊接的铝合金。从图可看出拉断后的各部分都发生了翘曲变形。可见采用该方法导致检测结果波动幅度大，影响测量结果的精确性。

因此，有必要提出一种金属复合材料界面结合强度测量的装置及方法、试样及试样的制作方法，既能使用传统的拉剪测量方法来定量评价界面的结合强度，又能保证测量时复合板材不发生弯曲变形，使得作用在界面上的拉力保持在同一平面，测量的结果更精确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属复合材料界面结合强度测量的装置及方法、试样及试样制作方法，以克服上述现有技术存在的缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供了一种金属复合材料界面结合强度测量的装置，包括相互面对的上夹持压板和下夹持压板，其特征在于，所述上夹持压板和下夹持压板位于相对面上分别设有贯穿各自长度的上凹槽和下凹槽，用于固定并穿过被测量试样。

上述的装置，所述上夹持压板和下夹持压板上开有通孔；所述装置还包括螺栓，该螺栓穿过所述通孔，用于连接所述上夹持压板和下夹持压板以定位所述被测量试样。