[发明专利]一种异种材料结合过程中结合强度的测试方法

摘要

本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。

主权项

1.一种异种材料结合过程中结合强度的测试方法，其特征在于，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，有效结合参数是指垂直界面方向主应力以及结合界面剪应力，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，该方法具体包括以下步骤：步骤1：利用有限元软件建立模型进行仿真分析，得到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 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：界面应力与时间的曲线简化为直线，且须保持界面应力极值保持不变；简化前后，界面应力与时间的积分相等；所述简化步骤如下：定义垂直界面方向为Y方向，轧制方向为X方向，正交方向为Z方向，对于轧制过程以及扩散焊接过程，简化为二维受力分析，分别读取界面应力σ_y和τ_xy，σ_y即S22，σ_y为垂直界面的正应力，τ_xy即S12代表压下方向以及轧制方向平面的剪应力数值最大值，若σ_y＞5τ_xy，则可认为界面合力与界面垂直，界面应力大小取σ_y；若σ_y≤5τ_xy，则需要对于界面受力σ_y和τ_xy进行力的合成，合应力σ，，并计算界面应力与界面夹角β，；步骤3：试样准备将异种材料的金属分别切割加工成小圆柱，尺寸为Φ10X55mm，端部长度10mm套螺纹，根据步骤2得到界面夹角为β，用砂纸将端面与圆柱轴线的角度打磨至界面夹角β；步骤4.试验参数4.1试样连接方式：使用固定式卡头，将步骤3得到的圆柱试样进行紧固连接，采用螺旋旋口的方式进行连接，螺丝旋紧，安装在测试装置内，压头对试样施加1MPa预应力，抽真空至0.1~1Pa，进行等速加热，加热速率为＜10℃/s ，加热至900~1200℃； 4.2保持此时位移不变，进行下压，下压的压力根据“时间‑应力”控制，结合每一时间段内的界面应力的数值进行控制；4.3下压完成后，保持此时位移不变，改应力控制，施加预应力为1‑5MPa，保持30s；4.4保持此时位置不变，改为应变控制，设定拉伸速度0.1/s，进行拉伸，直到拉断；步骤5.数据读取：读取拉伸载荷与拉伸应变数值，并通过计算得到界面应力与应变的关系曲线，定义为曲线1，代表结合界面在此温度以及此种受力条件下的界面结合强度数值，对基体材料在此拉伸速度下进行测试，得到基体材料的应力应变曲线，定义为曲线2；读取曲线1最大应力值σ₁以及所对应的应变ε₁，在曲线2中读出应变ε₁所对应的应力值σ₂，界面的结合率为。