CN109060519B - 一种超薄层状金属复合材料结合强度的测试方法 - Google Patents

一种超薄层状金属复合材料结合强度的测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于超薄层状金属复合材料的性能评价领域，具体涉及一种超薄金属层状复合材料结合强度的测试方法。其包括如下步骤：取超薄层状金属复合材料，裁剪成设定尺寸；所述超薄层状金属复合材料由n层金属层构成，且n层金属中至少有2层的密度不相同；所述超薄层状金属复合材料的厚度小于5毫米；在层状金属复合材料两面涂上胶，并与上、下拉伸模具粘合，随后对中，得到待加热试样；将所得试样加热至60‑80℃并施加3‑10KPa的压力，保温保压4‑6小时；冷却；得到待测试样；将待测试样转移到力学试验机上，力学试验机夹持上下模具进行拉伸，直至测试样拉断；同时记载拉伸过程中的位移和载荷；得出层状金属复合材料界面结合强度。

Description

一种超薄层状金属复合材料结合强度的测试方法
技术领域
本发明属于超薄层状金属复合材料的性能评价领域，具体涉及一种超薄金属层状复合材料结合强度的测试方法。
背景技术
层状金属复合材料是利用复合技术使两种或两种以上物理、化学和力学性能不同的金属之间实现牢固冶金结合而得到的新型材料。其中的各层金属仍保持各自原有的特性，但其整体物理、化学和力学性能比单一金属有了很大的提高，广泛应用于航空航天、机械制造等领域。制备层状金属复合材料的主要方法有热轧法，扩散焊接法、涂层法、激光熔覆法等。层状金属复合材料的界面结构一般由扩散层、反应层等结构组成。
各层之间的结合强度是衡量层状复合材料质量的重要指标之一。目前评价层状复合材料结合强度的方法主要有拉伸法和剪切法。通过对层状复合材料进行拉伸或剪切，测得其拉伸强度或剪切强度来评价其结合强度。但针对超薄层状金属复合材料，由于其厚度方向尺寸不满足制备拉伸或剪切测试样件要求。因此，通过常规测试方法无法评价层状金属复合材料各层之间的结合强度，亟需找到一种能够针对超薄层状金属复合材料结合强度的测试方法，尤其是需要一种能够针对模压方式制备的超薄层状金属复合材料界面结合强度的测试方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种超薄层状金属复合材料的结合强度评价方法，弥补现有测试方法不能评价超薄层状金属复合材料结合强度的不足。该方法可以准确的测量出薄层状金属复合材料的结合强度。
本发明一种超薄层状金属复合材料结合强度的测试方法，包括如下步骤：
步骤一
取超薄层状金属复合材料，裁剪成设定尺寸；所述超薄层状金属复合材料由n层金属层构成，且n层金属中至少有2层的密度不相同；所述超薄层状金属复合材料的厚度小于5毫米；
步骤二
在层状金属复合材料两面涂上胶水，并与上、下拉伸模具对偶件粘合，随后放入对中装置中，使得上下模具、超薄层状金属复合材料轴中心线重合；得到待加热试样；所用胶水的粘接强度大于超薄层状金属复合材料结合强度；
步骤三
将步骤二所得试样加热至60-80℃并施加3-10KPa的压力，保温保压4-6小时；冷却；得到待测试样；
步骤四
将待测试样转移到力学试验机上，力学试验机夹持上下模具进行拉伸，直至测试样拉断；同时记载拉伸过程中的位移和载荷；
步骤五
根据步骤四记载的位移和载荷绘制成位移-载荷曲线，得出层状金属复合材料界面结合强度。
本发明一种超薄层状金属复合材料结合强度的测试方法，步骤一中，取超薄层状金属复合材料，加工成φ25mm的圆形试样。
本发明一种超薄层状金属复合材料结合强度的测试方法，所述超薄层状金属复合材料为Al/Mg层状复合材料；所述Al/Mg层状复合材料通过模压方式制备。
本发明一种超薄层状金属复合材料结合强度的测试方法，n层金属层中，任意一层的厚度小于2mm。
本发明一种超薄层状金属复合材料结合强度的测试方法，当超薄层状金属复合材料为通过模压方式制备的Al/Mg层状复合材料时，所用胶水为E7胶。
本发明一种超薄层状金属复合材料结合强度的测试方法，在层状金属复合材料两面涂上E7胶；在任意一面上E7胶层的厚度为待测层状金属复合材料厚度为3倍以上。本发明由于待测试样的为超薄层状金属复合材料；尤其是当测试对象为模压方式制备的超薄层状金属复合材料时，由于试样超薄；当所用胶层过厚，必然会导致延伸数据失真，同时也导致强度数据失真。
本发明一种超薄层状金属复合材料结合强度的测试方法，在层状金属复合材料两面涂上E7胶；在任意一面上E7胶层的厚度为待测层状金属复合材料厚度为3-5倍。
本发明一种超薄层状金属复合材料结合强度的测试方法，将步骤二所得试样加热至60℃并施加5KPa的压力，保温保压6小时；冷却；得到待测试样。该步骤中严格控制温度、压力时间是为了精准测量真实界面层的力学性能；当温度过高和/或时间过长，模压方式制备的超薄层状金属复合材料的界面层有可能产生其他相，进而导致所测数据失真。
本发明一种超薄层状金属复合材料结合强度的测试方法，圆形试样，粘接层，上、下拉伸模具对偶件接触后，完全重合。
本发明一种超薄层状金属复合材料结合强度的测试方法，重复测试待测样品100次，其所测试值的偏差小于等于1.5％。
上述测量方法所要解决的问题，和涂层测试方法存在本质的区别。
本发明一种超薄层状金属复合材料结合强度的测试方法，所用胶水的粘接强度大于超薄层状金属复合材料结合强度。所述胶水的粘接强度包括胶水与上、下拉伸模具的粘接强度以及胶自身的抗拉强度。
本发明的有益效果在于：
提供的超薄层状金属复合材料的结合强度评价方法，弥补现有测试方法不能评价超薄层状金属复合材料结合强度的不足。该方法可以准确的测量出薄层状金属复合材料的真实结合强度。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图：
图1表示测试超薄层状金属复合材料结合强度的示意图。图中：1对偶件、2超薄层状金属复合材料试样。
图2为实施例中Al/Mg层状复合材料和Ti/Al层状复合材料的载荷-位移曲线图。
具体实施方式
实施例1
一种超薄Al/Mg层状复合材料结合强度的测试方法，具体步骤如下：
1、获得采用扩散共烧结制备的Al/Mg层状复合材料，其厚度为0.7mmAl+1.2mm Mg，随后采用线切割加工成φ25mm的圆形试样。
2、对超薄层状金属复合材料进行喷砂处理，使Al、Mg其两面粗糙；在酒精中进行超声清洗。
3、在Al/Mg层状复合材料正反两面涂上E7胶(单面胶层厚度为9-9.5mm)，并与上、下拉伸模具对偶件粘合，随后放入对中装置中，保证上下模具、超薄层状金属复合材料轴中心线重合。
4、将装有测试样品的对中装置放入加热炉中，加热温度为60摄氏度，保温6h；并对上下模具施加5KPa压力。
5、待保温6h，随炉冷却至室温后，取出粘有超薄层状金属复合材料的模具。利用力学试验机对模具进行拉伸，并记载拉伸过程中的位移和载荷。
6、拉伸过程中出现载荷突然下降，Al/Mg层状复合材料发生层间开裂，停止拉伸试验，观察断裂面位置，发现断裂面为Al/Mg界面，本次测试试验有效，其界面结合强度为26MPa。
7、将步骤5记载的位移和载荷绘制成位移-载荷曲线，峰值载荷及其对应的位移值，作为层状金属复合材料界面结合强度的评价指标。
重复实施1；100次，其所得界面结合强度偏差约为1％；这证明该测试方法稳定可靠。
对比例1
其他步骤和参数和实施例1一致，不同之处在，胶层的厚度为2mm；重复测试100次，其所得界面结合强度偏差约为5％。
对比例2
其他步骤和参数和实施例1一致，不同之处在，胶层的厚度为50mm；重复测试100次，其所得界面结合强度偏差约为8％，且延伸率明显大于实施例1的测试结果。
对比例3
其他步骤和参数和实施例1一致，不同之处在加热温度为100摄氏度；重复测试100次，其所得界面结合强度大于实施例1所得结果(分析界面层成分，发明和原待测的界面成分存在出入)，且延伸率明显大于实施例1的测试结果。所以该结果不可信。
实施例2
一种超薄Ti/Al层状复合材料结合强度的测试方法，具体步骤如下：
1、获得采用扩散共烧结制备的Al/Mg层状复合材料，其厚度为0.5mmTi+0.8mm Al，随后采用线切割加工成φ25mm的圆形试样。
2、对超薄层状金属复合材料进行喷砂处理，使Ti、Al其两面粗糙；在酒精中进行超声清洗。
3、在Ti/Al层状复合材料正反两面涂上E7胶(单面胶层厚度为9-9.5mm)，并与上、下拉伸模具对偶件粘合，随后放入对中装置中，保证上下模具、超薄层状金属复合材料轴中心线重合。
4、将装有测试样品的对中装置放入加热炉中，加热温度为60摄氏度，保温6h；并对上下模具施加5KPa压力。
5、待保温6h，随炉冷却至室温后，取出粘有超薄层状金属复合材料的模具。利用力学试验机对模具进行拉伸，并记载拉伸过程中的位移和载荷。
6、拉伸过程中出现载荷突然下降，Ti/Al层状复合材料发生层间开裂，停止拉伸试验，观察断裂面位置，发现断裂面为Al层与对偶件的胶面，本次测试试验无效，不能反映Ti/Al的真实结合强度，但能表明Ti/Al层状复合材料界面的结合强度大于上述测试结果。

Claims (2)

1.一种超薄层状金属复合材料结合强度的测试方法，其特征在于；包括如下步骤：
步骤一
取超薄层状金属复合材料，加工成φ25mm的圆形试样；所述超薄层状金属复合材料由n层金属层构成，且n层金属中至少有2层的密度不相同；所述超薄层状金属复合材料的厚度小于5毫米；所述超薄层状金属复合材料为Al/Mg层状复合材料；所述Al/Mg层状复合材料通过模压方式制备；
步骤二
在层状金属复合材料两面涂上胶水，并与上、下拉伸模具对偶件粘合，随后放入对中装置中，使得上下模具、超薄层状金属复合材料轴中心线重合；得到待加热试样；所用胶水的粘接强度大于超薄层状金属复合材料结合强度；所用胶水为E7胶；在层状金属复合材料两面涂上E7胶；在任意一面上E7胶层的厚度为待测层状金属复合材料厚度为3-5倍；圆形试样、粘接层，上、下拉伸模具对偶件接触后，完全重合；
步骤三
将步骤二所得试样加热至60-80℃并施加3-10KPa的压力，保温保压4-6小时；冷却；得到待测试样；
步骤四
将待测试样转移到力学试验机上，力学试验机夹持上下模具进行拉伸，直至测试样拉断；同时记载拉伸过程中的位移和载荷；
步骤五
根据步骤四记载的位移和载荷绘制成位移-载荷曲线，得出层状金属复合材料界面结合强度；
重复测试待测样品100次，其所测试值的偏差小于等于1.5％；
n层金属层中，任意一层的厚度小于2mm。
2.根据权利要求1所述的一种超薄层状金属复合材料结合强度的测试方法，其特征在于：将步骤二所得试样加热至60℃并施加5KPa的压力，保温保压6小时；冷却；得到待测试样。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109520925B (zh) * 2018-12-25 2020-03-03 燕山大学 激光熔覆层与基体间结合强度测试方法
CN110108567B (zh) * 2019-06-25 2020-06-16 南京航空航天大学 陶瓷基复合材料层间拉伸试件及其制备方法及其试验方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103528885A (zh) * 2013-09-26 2014-01-22 天津大学 测试涂层弹性模量的方法
CN104155237A (zh) * 2014-06-18 2014-11-19 广东工业大学 一种铝钢复合材料界面结合强度的检测方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6026881A (en) * 1997-08-13 2000-02-22 Lord Corporation Apparatus for monitoring bonding
ES2164525B2 (es) * 1999-04-20 2002-10-16 Univ Madrid Politecnica Procedimiento de fabricacion de un sensor magnetico hibrido piezoelectrico-ferromagnetico.
CN101435755A (zh) * 2008-10-31 2009-05-20 湘潭大学 一种在高温环境下研究含内埋界面缺陷的热障涂层界面屈曲破坏的实验控制方法
CN101509867B (zh) * 2009-02-18 2011-11-09 西北农林科技大学 密封胶与被粘基材粘接试样剥离强力测试方法
CN203311381U (zh) * 2013-06-05 2013-11-27 江西合力泰科技股份有限公司 一种p+f结构触摸屏式口字胶贴合模组
CN105758791B (zh) * 2016-03-01 2019-03-29 银邦金属复合材料股份有限公司 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
CN205750003U (zh) * 2016-06-29 2016-11-30 东莞市翔通光电技术有限公司 一种绝缘光纤接口组件
CN107421886B (zh) * 2017-06-26 2019-07-05 东南大学 一种粗糙粘结界面粗糙度的临界值计算方法
CN107631982A (zh) * 2017-10-16 2018-01-26 宜兴市国强炉业有限公司 高强度耐磨浇注料用粘结剂抗拉检测装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103528885A (zh) * 2013-09-26 2014-01-22 天津大学 测试涂层弹性模量的方法
CN104155237A (zh) * 2014-06-18 2014-11-19 广东工业大学 一种铝钢复合材料界面结合强度的检测方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
镁铝层合板的界面结合强度对其单轴拉伸行为的影响研究;张建军 等;《太原理工大学学报》;20140731;第45卷(第4期);第440-443页 *

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