金屬復(fù)合材料結(jié)合強度的測量方法、試樣及試樣制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明主要設(shè)及金屬復(fù)合材料界面結(jié)合強度的檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及侶鋼復(fù)合 材料界面結(jié)合強度的檢測技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 薄侶層侶鋼復(fù)合帶材兼具侶合金優(yōu)良的耐腐蝕性能及導(dǎo)熱性能和鋼良好的力學(xué) 性能等諸多優(yōu)點，是電站空冷系統(tǒng)核屯、部件中冷卻管束基管的主要原材料。采用侶鋼復(fù)合 帶材制造的電站空冷系統(tǒng)取代水冷系統(tǒng)，可節(jié)約用水75% W上?；趥H鋼復(fù)合帶材表面質(zhì) 量、尺寸精度、性能的穩(wěn)定性及生產(chǎn)效率等方面的綜合考慮，目前工業(yè)上大多采用冷社復(fù)合 法來生產(chǎn)侶鋼復(fù)合材料，其成品厚度在1.4~1.6mm之間，包覆層侶層厚度在0.05~0.09mm 之間。侶鋼界面結(jié)合質(zhì)量決定了基管的成形性能及電站空冷系統(tǒng)的使用壽命，因此有效、定 量、準確評價界面結(jié)合強度對于該種材料的冷社復(fù)合控制及實際應(yīng)用都非常重要。
[0003] 電站空冷用侶鋼層狀復(fù)合材料的侶層很薄(厚度為0.05~0.09mm)，無法通過常規(guī) 的剪切、撕離等力學(xué)手段對界面結(jié)合強度進行評價，由于無法制作出引頭部分，也無法通過 拉伸剝離試驗定量測量侶鋼復(fù)合材料的界面結(jié)合強度。目前對薄復(fù)層復(fù)合材料結(jié)合強度的 測量，美國、日本和我國的國家標準均采用膠粘拉伸的方法，它具有操作簡單靈活的特點， 而且不需要復(fù)雜的理論計算。但由于目前強度最高的環(huán)氧樹脂粘接劑與粘接引頭的結(jié)合強 度很難超過40MPa，而冷社侶鋼復(fù)合材料單道次的壓下量超過50%，界面結(jié)合的強度大于 50M化，退火后的結(jié)合強度超過60MPa，由于運種方法的應(yīng)用范圍受到所用粘接劑(膠）的抗 拉強度的限制，因此通過常規(guī)的粘接拉伸無法評價侶鋼復(fù)合材料的界面結(jié)合強度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對W上出現(xiàn)的問題，本發(fā)明提供了一種金屬復(fù)合材料結(jié)合強度的測量方法及測 量試樣，能夠有效的測量金屬復(fù)合材料的結(jié)合強度。
[0005] 本發(fā)明提供了一種金屬復(fù)合材料結(jié)合強度的測量方法，包括W下步驟：
[0006] S1:制備測量用試樣：
[0007] A、在含有基層和包覆層的復(fù)合材料上切割出一圓片樣品備用，制作或選取兩根橫 截面直徑等于圓片樣品直徑的金屬棒待用；
[000引C、將兩金屬棒的待粘貼表面分別粘合在圓片樣品兩個待粘貼表面；
[0009] D、在基層與包覆層界面間切出一個環(huán)形切口，切口角度范圍為15°~90°，并保證 切口中屯、線落在界面上；
[0010] S2:進行拉伸試驗：
[0011] E、將試樣放至拉伸機上做拉伸試驗；
[0012] S3:計算結(jié)合強度：
[0013] F、獲取試樣拉伸時的最大拉伸力的數(shù)值F，根據(jù)F Air2計算得到試樣的結(jié)合強度，
[0014] 其中，F(xiàn)代表試樣拉伸時的最大拉伸力，r代表圓片樣品的界面處半徑。
[0015] 如上所述的金屬復(fù)合材料結(jié)合強度的測量方法，其中，所述金屬復(fù)合材料為侶鋼 復(fù)合材料，其中鋼為基層，侶為包覆層。
[0016] 如上所述的金屬復(fù)合材料結(jié)合強度的測量方法，其中，在所述步驟C之前，還包括 步驟：
[0017] B、對圓片樣品及金屬棒的待粘貼表面進行打磨處理。
[0018] 本發(fā)明還提供了一種用于測量金屬復(fù)合材料結(jié)合強度的測量試樣，包括含有基層 和包覆層的復(fù)合材料的圓形樣片和兩根金屬棒，其中，所述兩根金屬棒的直徑等于所述圓 形樣片直徑，所述兩根金屬棒的一端分別粘貼在圓形樣片的兩側(cè)的圓形表面上，所述圓形 樣片的基層與復(fù)合層界面間具有一個環(huán)形切口，切口角度為15°~90°，并保證切口中屯、線 落在界面上。
[0019] 如上所述的用于測量金屬復(fù)合材料結(jié)合強度的測量試樣，其中，所述復(fù)合材料為 侶鋼復(fù)合材料，其中鋼為基層，侶為包覆層。
[0020] 如上所述的用于測量金屬復(fù)合材料結(jié)合強度的測量試樣，其中，所述兩根金屬棒 的一端分別粘貼在圓形樣片的兩側(cè)的圓形表面上之前，對圓片樣品及金屬棒的待粘貼表面 進行打磨處理。
[0021] 本發(fā)明還提供了一種用于測量金屬復(fù)合材料結(jié)合強度的測量試樣的制作方法，包 括W下步驟：
[0022] A、在含有基層和包覆層的復(fù)合材料上切割出一圓片樣品備用，制作或選取兩根橫 截面直徑等于圓片樣品直徑的金屬棒待用；
[0023] C、將兩金屬棒的待粘貼表面分別粘合在圓片樣品兩個待粘貼表面；
[0024] D、在基層與包覆層界面間切出一個環(huán)形切口，切口角度為15°~90°，并保證切口 中屯、線落在界面上。
[0025] 如上所述的用于測量金屬復(fù)合材料結(jié)合強度的測量試樣的制作方法，其中，在所 述步驟C之前，還包括步驟：
[0026] B、對圓片樣品及金屬棒的待粘貼表面進行打磨處理。
[0027] 如上所述的用于測量金屬復(fù)合材料結(jié)合強度的測量試樣的制作方法，其中，所述 金屬復(fù)合材料為侶鋼復(fù)合材料，其中鋼為基層，侶為包覆層。
[0028] 通過使用本發(fā)明中測量試樣和測量方法，可W擺脫常規(guī)測量方法中受粘結(jié)劑強度 限制的問題，能夠有效的測量金屬復(fù)合材料的結(jié)合強度。
【附圖說明】
[0029] 通過結(jié)合W下附圖所作的詳細描述，本發(fā)明的上述或其他方面的優(yōu)點將變得更清 楚和更容易理解，運些附圖只是示意性的，并不構(gòu)成本發(fā)明的限制，其中：
[0030] 圖1為本發(fā)明實施例中測量試樣與金屬棒粘結(jié)后、拉伸前的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖2為本發(fā)明實施例中測量試樣與金屬棒粘結(jié)后、拉伸前的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖3為本發(fā)明實施例中測量試樣與金屬棒粘結(jié)后、拉伸前的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖4為本發(fā)明實施例中測量試樣中圓片樣品的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034] 圖中各標號表示如下：
[0035] 1:侶棒；
[0036] 2:侶層；
[0037] 3:鋼層；
[003引4:粘結(jié)劑。
【具體實施方式】
[0039] 下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0040] 在此記載的實施例為本發(fā)明的特定的【具體實施方式】，用于說明本發(fā)明的構(gòu)思，均 是解釋性和示例性的，不應(yīng)解釋為對本發(fā)明實施方式及本發(fā)明范圍的限制。除在此記載的 實施例外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還能夠基于本申請權(quán)利要求書和說明書所公開的內(nèi)容采用顯而 易見的其它技術(shù)方案，運些技術(shù)方案包括采用對在此記載的實施例的做出任何顯而易見的 替換和修改的技術(shù)方案，都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0041] 本說明書的附圖為示意圖，輔助說明本發(fā)明的構(gòu)思、各部分的形狀及其相互關(guān)系。 請注意，為了便于清楚地表現(xiàn)出本發(fā)明實施例的各部件的結(jié)構(gòu)，各附圖之間并未按照相同 的比例繪制，相同的參考標記用于表示相同的部分。
[0042] -種金屬復(fù)合材料結(jié)合強度的測量方法，包括W下步驟：
[0043] A、在含有基層和包覆層的復(fù)合材料上切割出一圓片樣品備用，制作或選取兩根橫 截面直徑等于圓片樣品直徑的金屬棒待用。
[0044] 具體的，可采用線切割方式從金屬復(fù)合材料層上切割出半徑為r待檢圓片樣品，也 可W采用其他切割方式，保證圓片樣品外形規(guī)則即可。
[0045] 進一步的，所述待用金屬棒可W為侶棒、銅棒或其他材質(zhì)金屬棒。優(yōu)選的，選取侶 質(zhì)材料金屬棒，該侶棒長度應(yīng)為30~70mm，方便試樣進行夾持和拉伸實驗。
[0046] B、對圓片樣品及金屬棒的待粘貼表面進行打磨處理。
[0047] 打磨前可W事先清洗圓片樣品及侶棒的待粘貼表面，目的在于清除待粘貼表面油 污和氧化層，圓片樣品兩側(cè)的圓形平面、侶棒的一圓形端面均為待粘貼表面。
[0048] 進一步的，為了獲得更好的表面質(zhì)量，可W通過W下手段清洗圓片樣品及侶棒的 待粘貼表面:利用鹽酸清洗圓片樣品及侶棒上的各待粘貼表面，然后用脫脂劑依次擦拭圓 片樣品及侶棒的各待粘貼表面。其中，脫脂劑一般為丙酬和酒精，由于清洗過的待粘貼表面 會含有殘留物，因此須對待粘貼表面進行打磨，通常是在各待粘貼表面風(fēng)干后，采用500#砂 紙對圓片樣品及侶棒的待粘貼表面進行砂紙打磨處理。
[0049] C、將兩金屬棒的待粘貼表面分別粘合在圓片樣品兩個待粘貼表面上。
[0050] 具體的，選取的侶棒橫截面直徑與圓片樣品的直徑相等，粘貼時，應(yīng)使侶棒端面與 圓片樣品的帶粘貼面完全重合。
[0051] 進一步的，所述粘結(jié)劑可選取環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑。環(huán)氧樹脂適用于金屬與金屬之間 的粘接，如鐵皮、鍛鋒板、侶錐、銅錐、侶板、冷板W及其他金屬卷材。且經(jīng)環(huán)氧樹脂粘合的制 品間的強度可W達到40Mpa，經(jīng)環(huán)氧樹脂粘合的制品間的強度比侶鋼復(fù)合材料的界面結(jié)合 強度大。圓片樣品與金屬棒粘結(jié)后，放置在常溫25°C狀態(tài)下24小時W上，W使粘接劑完全固 化;并設(shè)定粘接劑與金屬的粘接強度為0(a)。
[0052] D、在基層與包覆層界面間切出一個環(huán)形切口，并保證切口中屯、線落在界面上。
[0053] 具體的，如圖4所示，圖4為本發(fā)明實施例中測量試樣中圓片樣品的結(jié)構(gòu)示意圖。為 保證其切割精度，可選擇精密機械加工進行切除，切口前端曲率半徑為r = 0.1mm，界面面積 設(shè)為A。切除后，應(yīng)保證界面的垂直中屯、線線與拉伸軸線保持重合。
[0054] 進一步的，且切口形狀可W為多種類型，可W呈一個環(huán)形模形切口，其切口角度范 圍為15°~90°，如圖1所示;或者加工成一個環(huán)形凹槽形狀，如圖2所示；而對于復(fù)合層厚度 較厚的侶鋼復(fù)合材料，在能保證侶的強度大于界面結(jié)合強度的情況下，可W把凹槽加工在 侶鋼界面的中間位置，如圖3所示。
[0055] E、將試樣放至拉伸機上做拉伸試驗。
[0056] 具體的，拉伸機的夾頭分別夾在兩根侶棒的遠離圓片試樣的一端，控制拉伸機上 的夾頭分別向兩外側(cè)移動。夾頭移動速度為2mm/min-10mm/min(毫米/分鐘），從而使用圓片 樣品上的鋼片與侶片分離。
[0057] 進一步的，所述拉伸機可選擇使用電子萬能試驗機，電子萬能試驗機適用于對金 屬、橡膠、塑料、侶塑管、復(fù)合材料、防水材料、紡織物、紗線、纖維、電線電纜、紙張、彈黃、木 材、包裝材料、膠帶等材料進行拉伸、壓縮、彎曲、剪切、撕裂、剝離等力學(xué)性能的測試。
[0058] F、獲取試樣拉伸時的最大拉伸力的數(shù)值F，根據(jù)F Air2計算得到試樣的結(jié)合強度。
[0059] 其中，數(shù)值F代表試樣拉伸時的最大拉伸力，r代表圓片樣品的界面處半徑。
[0060] 為了更好的確定侶鋼復(fù)合材料的結(jié)合強度，還可W在金屬復(fù)合材料上同時切割多 個圓片樣品，重復(fù)進行步驟A-F，計算各個圓片樣品結(jié)合強度的