CN105675362B - 试样、其制备方法及确定金属层状复合材料界面剥离强度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种确定金属层状复合材料界面剥离强度的方法，包括：1，将第一金属层和第二金属层通过轧制形成不同下压量的金属层状复合材料，通过剥离试验确定不同下压量的金属层状复合材料对应的剥离力；所述剥离力包括使金属层状复合材料某一金属层断裂时的力FB,critical，以及对应的临界下压量Rc；2，通过拉伸获得发生断裂金属层材料的拉伸曲线，并将拉伸曲线转换为真应力‑应变曲线；计算出剥离时界面分离的瞬时有效面积S，3，利用步骤1中获得的不同下压量的金属层状复合材料对应的剥离力以及瞬时有效面积S，计算出与剥离力对应某一下压量的金属层状复合材料的界面结合强度。本发明方法具有界面结合强度误差较小、试验结果的统计性强的优点。

Description

试样、其制备方法及确定金属层状复合材料界面剥离强度的 方法
技术领域
本发明涉及一种金属层状复合材料试样，所述金属层状复合材料试样的制备方法，以及确定金属层状复合材料界面剥离强度的方法。
背景技术
金属层状复合材料兼具组元材料的强度、耐腐蚀、导热、导电等良好综合性能，广泛应用于建筑、电力、汽车、航空、化工、炊具和家电等领域。金属层状复合材料界面结合质量的高低直接决定了材料的使用性能和使用寿命，因此有效、定量、准确评价界面结合强度对于该种材料的开发及应用至关重要。
现有对金属层状复合材料的界面结合强度一般是采用剪切试验结果来评价，剪切试验方法为拉剪测试和压剪测试。但由于试样加工精度及其与模具的配合很难精确控制，该方法对试样界面的平直度要求也较高，因此通过该方法获得的界面结合强度误差较大。另外，由于每个试样的剪切面积较小，试验结果的统计性也不强，并且需要大量的试样来对界面结合的稳定性进行评价。
通过剥离试验可以有效地评价界面的结合质量，一次剥离的面积较大，结果具有较好的统计性，但剥离试验只能测定界面的结合力，而无法确定界面的结合强度。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种确定金属层状复合材料界面剥离强度的方法，以解决剪切试验获得的界面结合强度误差较大、试验结果的统计性也不强，并且需要大量的试样来对界面结合的稳定性进行评价的技术问题。
本发明的第二目的是提供一种金属层状复合材料试样。
本发明的第二目的是提供一种金属层状复合材料试样的制备方法。
为了实现上述第一目的，本发明提供一种确定金属层状复合材料界面剥离强度的方法，其包括以下步骤：
步骤1，将第一金属层和第二金属层通过轧制形成不同下压量的金属层状复合材料，通过剥离试验确定不同下压量的金属层状复合材料对应的剥离力；所述剥离力包括使金属层状复合材料某一金属层断裂时的的力FB,critical，以及对应的临界下压量Rc；
步骤2，通过拉伸获得发生断裂金属层材料的拉伸曲线，并将拉伸曲线转换为真应力-应变曲线如式1；
σclad＝Kεn (式1)；
在式1中，σclad是发生断裂金属层材料的真应力强度值，K是硬化系数，n是材料的硬化指数；
轧制后发生断裂金属层材料的压下量和应变的关系可以通过式2来表达，
设复层断裂时界面结合强度的临界值与复层断裂强度相等，则可得出复层断裂时界面结合强度的临界值σB,critical按式3计算，
根据金属层状复合材料某一金属层断裂时对应的力FB,critical结合式4可以计算出剥离时界面分离的瞬时有效面积S，
步骤3，利用步骤1中获得的不同下压量的金属层状复合材料对应的剥离力以及瞬时有效面积S，计算出与剥离力对应某一下压量的金属层状复合材料的界面结合强度。
本发明如上所述的确定金属层状复合材料界面剥离强度的方法，进一步，步骤1中，将第一金属层和第二金属层通过轧制形成不同下压量的金属层状复合材料的具体过程为，利用轧机对第一金属层和第二金属层进行一道下压量为N的轧制，保留变形区试样，该试样的压下量包括了从0到N％的变形状态。
本发明如上所述的确定金属层状复合材料界面剥离强度的方法，进一步，所述压量为N大于临界下压量Rc。
为了实现上述第二目的，本发明提供一种金属层状复合材料试样，其特征在于，所述试样包括第一金属层和第二金属层，该试样的压下量包括了从0到N％的连续变形状态。
为了实现上述第三目的，本发明提供一种金属层状复合材料试样的制备方法，利用轧机对第一金属层和第二金属层进行一道下压量为N的轧制，保留变形区试样，该试样的压下量包括了从0到N％的变形状态。
本发明的有益效果是：
本发明要通过边界条件来获得剥离试验时的瞬时剥离面积，通过测得的力与瞬时面积的比值来计算复合材料界面的剥离强度。本发明方法具有界面结合强度误差较小、试验结果的统计性强的优点。
附图说明
图1为本发明实施例1中铝钢试样的剥离曲线，图1的横坐标为Displacement，纵坐标为Load。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述。
将第一金属层和第二金属层通过轧制形成不同下压量的金属层状复合材料，通过剥离试验确定不同下压量的金属层状复合材料对应的剥离力；但是剥离试验无法给出界面剥离强度而只能给出剥离力，本发明通过边界条件来获得剥离试验时的瞬时剥离面积，通过某一下压量下测得的剥离力与瞬时面积的比值来计算对应条件下金属层状复合材料界面的剥离强度。
确定金属层状复合材料界面剥离强度的方法，其包括以下步骤：
步骤1，将第一金属层和第二金属层通过轧制形成不同下压量的金属层状复合材料，通过剥离试验确定不同下压量的金属层状复合材料对应的剥离力；所述剥离力包括使金属层状复合材料某一金属层断裂时的的力FB,critical，以及对应的临界下压量Rc；
步骤2，通过拉伸获得发生断裂金属层材料的拉伸曲线，并将拉伸曲线转换为真应力-应变曲线如式1；
σclad＝Kεn (式1)；
在式1中，σclad是发生断裂金属层材料的真应力强度值，K是硬化系数，n是材料的硬化指数；
轧制后发生断裂金属层材料的压下量和应变的关系可以通过式2来表达，
设复层断裂时界面结合强度的临界值与复层断裂强度相等，则可得出复层断裂时界面结合强度的临界值σB,critical按式3计算，
根据金属层状复合材料某一金属层断裂时对应的力FB,critical结合式4可以计算出剥离时界面分离的瞬时有效面积S，
步骤3，利用步骤1中获得的不同下压量的金属层状复合材料对应的剥离力以及瞬时有效面积S，计算出与剥离力对应某一下压量的金属层状复合材料的界面结合强度。
在本发明上述实施例的确定金属层状复合材料界面剥离强度的方法中，步骤1中，可以通过设置一系列下压量对第一金属层和第二金属层轧制，形成不同下压量的金属层状复合材料。例如下压量分别为1％、2％、4％、5％、……51％、52％、53％、54％、55％。但是这种方法需要进行多次轧制，一方面耗费工时，另一方面耗费原材料，造成材料浪费。另一种轧制方法如下，利用轧机对第一金属层和第二金属层进行一道下压量为N的轧制，保留变形区试样，该试样的压下量包括了从0到N％的变形状态。例如，利用轧机对第一金属层和第二金属层进行一道下压量为55的轧制，保留变形区试样，该试样的压下量包括了从0到55％的变形状态。在更优选的实施例中，所述压量为N大于临界下压量Rc。
实施例1
(1)实验选用的材料为0.23mm厚的4A60铝合金与4mm厚的08Al钢板，其宽度为460mm。
(2)轧制复合前对4A60铝合金、08Al钢板先进行钢丝刷对表面进行打磨，采用张力轧制，在Φ420mm四辊轧机上经55％一道次轧制，保留变形区试样，该试样的压下量包括了从0到55％的变形状态。
(3)通过机械加工制备剥离试样，试样长度为150mm，宽度为10mm；剥离试验在Zwick/Roell电子万能试验机上进行，剥离拉伸速率为2mm/min，获得的剥离曲线如图1所示。剥离力包括使金属层状复合材料某一金属层断裂时的力FB,critical为40.2N，以及对应的临界下压量Rc为35％。
(4)4A60铝的强度在轧制变形区内随着厚度(对应不同变形量)的不同而变化，考虑加工硬化的影响，4A60铝的流变曲线可以用下式描述：
σAl＝141.6ε0.20
将0.23mm厚的4A60铝合金制成拉伸试样，在Zwick/Roell电子万能试验机上进行拉伸性能测试，得到应力应变的拉伸曲线，根据该曲线耦合得到真应力应变曲线σclad＝Kεn，根据曲线可知式1中K＝141.6；n＝0.20；
另外，轧制过程中压下量和应变的关系可以通过下式来表达：
设复层断裂时界面结合强度的临界值与复层断裂强度相等，则可得出复层断裂时界面结合强度的临界值σB,critical按下式计算，为了建立剥离力和结合强度的关系，可以通过估算剥离试样的有效面积S来进行。根据试验结果，超过35％压下量时铝层断裂，因此可以得出σB的临界值为：
另外，还有：
从而有：
通过试验结果计算出剥离角度为45°的有效的剥离面积为0.35mm2。
通过有效面积S及剥离力可以计算出不同压下量下的界面结合强度。通过计算可以获得压下量为35％时界面结合强度为88±6MPa，此强度为正应力状态下界面的结合强度。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种确定金属层状复合材料界面剥离强度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将第一金属层和第二金属层通过轧制形成不同下压量的金属层状复合材料，通过剥离试验确定不同下压量的金属层状复合材料对应的剥离力；所述剥离力包括使金属层状复合材料某一金属层断裂时的的力FB,critical，以及对应的临界下压量Rc；
步骤2，通过拉伸获得发生断裂金属层材料的拉伸曲线，并将拉伸曲线转换为真应力-应变曲线如式1；
σclad＝Kεn (式1)；
在式1中，σclad是发生断裂金属层材料的真应力强度值，K是硬化系数，n是材料的硬化指数；
轧制后发生断裂金属层材料的压下量和应变的关系可以通过式2来表达，
设复层断裂时界面结合强度的临界值与复层断裂强度相等，则可得出复层断裂时界面结合强度的临界值σB,critical按式3计算，
根据金属层状复合材料某一金属层断裂时对应的力FB,critical结合式4可以计算出剥离时界面分离的瞬时有效面积S，
步骤3，利用步骤1中获得的不同下压量的金属层状复合材料对应的剥离力以及瞬时有效面积S，计算出与剥离力对应某一下压量的金属层状复合材料的界面结合强度。
2.根据权利要求1所述的确定金属层状复合材料界面剥离强度的方法，其特征在于，步骤1中，将第一金属层和第二金属层通过轧制形成不同下压量的金属层状复合材料的具体过程为，利用轧机对第一金属层和第二金属层进行一道下压量为N的轧制，保留变形区试样，该试样的压下量包括了从0到N％的变形状态。
3.根据权利要求2所述的确定金属层状复合材料界面剥离强度的方法，其特征在于，所述压量为N大于临界下压量Rc。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108387445B (zh) * 2018-01-24 2022-04-15 西北工业大学 层状复合材料界面结合强度测试方法和测试装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1664550A (zh) * 2005-03-29 2005-09-07 东北大学 轧制过程在线检测钢板力学性能的方法
CN102527774A (zh) * 2012-01-19 2012-07-04 太原科技大学 一种辊式矫直机压下工艺参数动态调整方法
CN103418611A (zh) * 2013-07-19 2013-12-04 中南大学 一种轧制生产不锈钢－铝－不锈钢三层复合板的方法
CN104056859A (zh) * 2014-06-13 2014-09-24 重庆大学 一种铝/镁/钛三层复合板轧制复合方法
CN104438322A (zh) * 2014-10-23 2015-03-25 重庆大学 一种金属层状微梯度复合材料制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1664550A (zh) * 2005-03-29 2005-09-07 东北大学 轧制过程在线检测钢板力学性能的方法
CN102527774A (zh) * 2012-01-19 2012-07-04 太原科技大学 一种辊式矫直机压下工艺参数动态调整方法
CN103418611A (zh) * 2013-07-19 2013-12-04 中南大学 一种轧制生产不锈钢－铝－不锈钢三层复合板的方法
CN104056859A (zh) * 2014-06-13 2014-09-24 重庆大学 一种铝/镁/钛三层复合板轧制复合方法
CN104438322A (zh) * 2014-10-23 2015-03-25 重庆大学 一种金属层状微梯度复合材料制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
冷轧铝钢复合板初始及稳定复合压下量的确定;陈鑫 等;《塑性工程学报》;20150630;第22卷(第3期);第127-132页 *
铝/钢层状复合材料的研究开发及工业应用;李龙 等;《金属世界》;20160105(第1期);第15-19页 *
铝钢复合带材异径轧制变形规律的研究;高闯 等;《轧钢》;20150831;第32卷(第4期);第41-45页 *

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