專利名稱：一種顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度的檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度的檢測(cè)方法，具體而言為涉及一種顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度的檢測(cè)方法。技術(shù)背景
增強(qiáng)體與基體之間良好的界面結(jié)合是獲得高性能復(fù)合材料的必要條件之一，對(duì)于復(fù)合材料，通過(guò)適當(dāng)?shù)闹苽浞绞礁纳平缑娼Y(jié)合就顯得非常重要，顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料具有成本低、綜合性能好、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能優(yōu)良的特點(diǎn)，受到了材料研究者的廣泛關(guān)注；顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的制備方法主要有兩種鑄造法和粉末冶金法；對(duì)于鑄造法而言，由于陶瓷顆粒與金屬熔液之間潤(rùn)濕性較差，因此難以形成良好的界面結(jié)合，如果鑄造溫度較高，增強(qiáng)體與基體之間又容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致界面結(jié)合強(qiáng)度下降；對(duì)于常規(guī)粉末冶金法而言，界面結(jié)合狀況通常取決于熱壓溫度和壓力，大量試驗(yàn)表明，僅依靠熱壓工藝參數(shù)的優(yōu)化難以保證形成高結(jié)合強(qiáng)度的界面，同時(shí)金屬粉末表面的氧化物也不利于界面的結(jié)I=I O
復(fù)合材料界面結(jié)合的重要表征手段是復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度的檢測(cè)，對(duì)于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，目前常用的界面結(jié)合強(qiáng)度的檢測(cè)方法有纖維拔出法、頂出法，超聲波法等，如單纖維頂出法，其基本過(guò)程是在顯微鏡下確定頂出纖維的位置，然后滑移到金剛石探針的正下方，慢慢對(duì)纖維的端部施加軸向載荷，直到這根纖維與周圍的基體炭脫粘，記錄脫粘時(shí)的載荷Pd，之后測(cè)量纖維的直徑(D)和樣品厚度(H )，但是，這些方法并不適合顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料，主要是由于顆粒增強(qiáng)體的特殊性，尺寸小、各向同性，難以通過(guò)通常的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度檢測(cè)方法檢測(cè)，目前，采用顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的界面結(jié)合強(qiáng)度主要采用間接測(cè)量方法，即通過(guò)測(cè)量宏觀力學(xué)性能推測(cè)界面結(jié)合強(qiáng)度。
Scinchez 等人(Scinchez J M, el-Mansy S, Sun B,et al. Cross-sectionalnanoindentation: a new technique for thin film interfacial adhesion characterization. ActaMaterialia, 1999，47(17) : 4405 4413.)提出的涂層界面結(jié)合強(qiáng)度的納米壓痕方法對(duì)復(fù)合材料的界面結(jié)合強(qiáng)度檢測(cè)有一定的借鑒作用，這種方法的基本過(guò)程是將納米壓頭直接作用在界面上，其表征界面結(jié)合強(qiáng)度的參數(shù)是界面開(kāi)裂的臨界載荷，該方法對(duì)于較厚的涂層比較合適，但是對(duì)于較薄的涂層不太適合，因?yàn)閷?duì)于太薄的涂層，不易使壓頭的中心位置正好控制在界面上，在壓入法測(cè)量界面結(jié)合強(qiáng)度時(shí)，至少含有以下兩點(diǎn)不足其一，在壓頭的附近應(yīng)力狀態(tài)非常復(fù)雜，產(chǎn)生的邊緣效應(yīng)使得難以精確地計(jì)算出實(shí)際應(yīng)力的大小，從現(xiàn)有的成果看，研究者們都采用在壓頭的附近劃分足夠精細(xì)的網(wǎng)格密度來(lái)彌補(bǔ)這一不足，其二，當(dāng)測(cè)量對(duì)象為脆性涂層時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)界面還未開(kāi)裂，而涂層本身就先開(kāi)裂了，如果出現(xiàn)這種情形，將給采用有限元計(jì)算界面結(jié)合強(qiáng)度帶來(lái)理論建模的復(fù)雜性，比如在建模時(shí)得考慮涂層動(dòng)態(tài)三維裂紋的擴(kuò)展模型，計(jì)算出涂層裂紋在動(dòng)態(tài)的擴(kuò)展過(guò)程中引起的界面應(yīng)力場(chǎng)的變化和界面瞬時(shí)開(kāi)裂時(shí)界面上對(duì)應(yīng)的應(yīng)力狀態(tài)，對(duì)于是因?yàn)榻缑娼Y(jié)合強(qiáng)度而導(dǎo)致的界面還未開(kāi)裂而涂層先開(kāi)裂的情形，壓入法也可以從定性的角度去評(píng)價(jià)該種材料體系的界面結(jié)合性能，比如給定壓入點(diǎn)的位置、壓頭形狀、載荷大小等參數(shù)， 去比較產(chǎn)生的界面裂紋的長(zhǎng)度。
從以上分析來(lái)看，開(kāi)發(fā)新型顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度檢測(cè)方法，對(duì)于了解界面結(jié)合強(qiáng)度、改進(jìn)復(fù)合材料制備工藝具有特別重要的意義，因此非常有必要開(kāi)發(fā)出能直接或者近似直接測(cè)量出界面結(jié)合強(qiáng)度的新型方法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種通過(guò)制備復(fù)合材料試樣并對(duì)顆粒進(jìn)行剝離的方法檢測(cè)顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度的方法，其原理是通過(guò)機(jī)械加工方法對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行加工， 打磨拋光，觀察并分析顆粒的表面形態(tài)，采用垂直加載方式對(duì)處于試樣45°棱角上的顆粒進(jìn)行剝離，利用導(dǎo)電膠粘附顆粒并觀察顆粒的形態(tài)，由顆粒形態(tài)和加載過(guò)程的應(yīng)力模擬反推顆粒-基體界面結(jié)合強(qiáng)度。
具體而言為一種顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度的檢測(cè)方法，首先通過(guò)機(jī)械加工方法將顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料試樣加工成便于掃描電鏡觀察的長(zhǎng)方體，沿長(zhǎng)方體最短的一條棱將長(zhǎng)方體截除一塊，截除后保證該棱上的兩相鄰面呈45°角，并對(duì)這兩個(gè)相鄰面進(jìn)行打磨、拋光，在掃描電鏡下采用帶導(dǎo)電膠的加載頭，以垂直加載方式對(duì)處于試樣 45°棱上的顆粒進(jìn)行剝離，剝離過(guò)程中試樣固定在載物臺(tái)上，剝離出的顆粒粘附在導(dǎo)電膠以觀察顆粒的形態(tài)，同時(shí)確定加載頭在顆粒上加載的準(zhǔn)確位置，由加載過(guò)程的應(yīng)力模擬結(jié)果推出顆粒-基體界面結(jié)合強(qiáng)度。
所涉及的便于掃描電鏡觀察的長(zhǎng)方體，是指尺寸在5 10mmX5 10mmXl(Tl5mm的長(zhǎng)方體試樣。
所涉及的保證其中兩相鄰面呈45°角，是指先通過(guò)線切割使金屬基復(fù)合材料試樣的兩相鄰面呈45°角，然后打磨拋光其中的一個(gè)面，再讓與之呈45°角的相鄰面為待打磨拋光面鑲嵌，打磨拋光并使兩拋光面呈45°角。
所涉及的帶導(dǎo)電膠的加載頭，是指根據(jù)顆粒尺寸大小，粘附上尺寸為增強(qiáng)顆粒直徑40 50%的導(dǎo)電膠的BN加載頭。
所涉及的垂直加載方式，是指BN加載頭與試樣表面呈90°角的情況下進(jìn)行加載。
所涉及的試樣固定在載物臺(tái)上，是指通過(guò)膠粘、機(jī)械固定等方式，是試樣與45°棱角相對(duì)的一端穩(wěn)固地固定在載物臺(tái)，以防止加載過(guò)程中試樣出現(xiàn)移動(dòng)。
所涉及的由加載過(guò)程的應(yīng)力模擬結(jié)果推出顆粒-基體界面結(jié)合強(qiáng)度，是指根據(jù)顆粒脫落后在金屬基復(fù)合材料試樣上留下的缺口形態(tài)、脫落顆粒的表面形態(tài)，并將顆粒形態(tài)近似為球形，計(jì)算出顆粒的名義半徑，再根據(jù)加載過(guò)程記錄的載荷，采用應(yīng)力模擬方法，計(jì)算出與顆粒剝離時(shí)加載載荷相對(duì)應(yīng)的顆粒-基體界面最大應(yīng)力，即獲得界面剝離強(qiáng)度。
所涉及的計(jì)算出顆粒的名義半徑，是指通過(guò)計(jì)算機(jī)圖像處理分別求出脫落顆粒的體積V和脫落顆粒的表面積S，再由公式r=3V/S得到顆粒的名義半徑r。
所涉及的應(yīng)力模擬方法，是指采用基于有限元分析的計(jì)算機(jī)模擬方法，分別給出基體合金和增強(qiáng)顆粒的彈性模量、泊松比、密度，并假設(shè)基體-顆粒之間界面結(jié)合完整，通過(guò)劃分網(wǎng)格和模擬計(jì)算，獲得在顆粒脫落時(shí)的加載載荷下金屬基復(fù)合材料試樣上的應(yīng)力分布。
本發(fā)明提出的界面結(jié)合強(qiáng)度檢測(cè)方法具有如下優(yōu)勢(shì)1、適應(yīng)性強(qiáng)，該方法不僅適合于顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的界面結(jié)合強(qiáng)度檢測(cè)，而且也適合顆粒增強(qiáng)高分子基復(fù)合材料，并可適用與纖維增強(qiáng)復(fù)合材料；2、操作簡(jiǎn)單，本發(fā)明提出的方法盡管需要通過(guò)計(jì)算等環(huán)節(jié)，但與目前的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度檢測(cè)方法相比，本方法操作仍簡(jiǎn)單方便。


圖1為顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的界面結(jié)合強(qiáng)度檢測(cè)方法示意圖，其中1為加載頭，2為增強(qiáng)顆粒，3為顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料試樣；圖2為顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料檢測(cè)過(guò)程中45°棱邊上增強(qiáng)顆粒附近的有限元分析用網(wǎng)格的劃分情況；圖3為顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料檢測(cè)過(guò)程中顆粒脫落前顆粒-基體界面附近的應(yīng)力分布情況計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明可以根據(jù)以下實(shí)例實(shí)施，但不限于以下實(shí)例，在本發(fā)明中所使用的術(shù)語(yǔ)，除非有另外說(shuō)明，一般具有本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的含義，應(yīng)理解，這些實(shí)施例只是為了舉例說(shuō)明本發(fā)明，而非以任何方式限制本發(fā)明的范圍，在以下的實(shí)施例中，未詳細(xì)描述的各種過(guò)程和方法是本領(lǐng)域中公知的常規(guī)方法。
實(shí)施例1欲測(cè)量攪拌鑄造法制備的SiC顆粒增強(qiáng)A356基復(fù)合材料中SiC顆粒與鋁基體的結(jié)合強(qiáng)度，SiC顆粒直徑約為15 μ m，通過(guò)機(jī)械加工方法將顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料試樣加工成便于掃描電鏡觀察的尺寸在5mmX 5mmX IOmm的長(zhǎng)方體試樣，沿其中的一條5mm棱將立方體截除一塊，截除后保證該棱上的兩相鄰面呈45°角，并對(duì)這兩個(gè)相鄰面進(jìn)行打磨、拋光，在 BN加載頭上，粘附直徑6 μ m的導(dǎo)電膠，在掃描電鏡下采用帶導(dǎo)電膠的加載頭，以垂直加載方式對(duì)處于試樣45°棱邊上的顆粒進(jìn)行剝離，剝離過(guò)程中試樣固定在載物臺(tái)上，剝離后利用導(dǎo)電膠粘附顆粒并觀察顆粒的形態(tài)，結(jié)合顆粒脫落后鋁基復(fù)合材料試樣上留下的缺口形態(tài)、脫落顆粒的表面形態(tài)，計(jì)算得出顆粒的名義半徑為7. 12 μ m，再通過(guò)加載過(guò)程記錄的載荷(最大值為56mN)，應(yīng)用ANSYS應(yīng)力分析軟件，計(jì)算出與顆粒剝離時(shí)加載載荷相對(duì)應(yīng)的顆粒-基體界面最大應(yīng)力，從而獲得界面剝離強(qiáng)度。
圖1為顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的界面結(jié)合強(qiáng)度檢測(cè)方法示意圖，圖2為顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料檢測(cè)過(guò)程中45°棱邊上增強(qiáng)顆粒附近的有限元分析用網(wǎng)格的劃分情況，圖 3為顆粒脫落前顆粒-基體界面附近的應(yīng)力分布情況計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果；計(jì)算結(jié)果顯示，該 SiC顆粒與鋁基體之間的界面結(jié)合強(qiáng)度為282MPa，該結(jié)果與宏觀試樣拉伸方法檢測(cè)的結(jié)果 (拉伸強(qiáng)度為278MPa)具有很好的吻合性。
實(shí)施例2欲測(cè)量高能球磨粉末冶金法制備的B4Cp/6061Al復(fù)合材料中B4C顆粒與鋁基體的結(jié)合強(qiáng)度，B4C顆粒直徑約為0. 6 μ m，通過(guò)機(jī)械加工方法將顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料試樣加工成便于掃描電鏡觀察的尺寸在8mmX8mmX 12mm的長(zhǎng)方體試樣，沿其中的一條8mm棱將長(zhǎng)方體截除一塊，截除后保證該棱上的兩相鄰面呈45°角，并對(duì)這兩個(gè)相鄰面進(jìn)行打磨、拋光，在 BN加載頭上，粘附直徑0. 3 μ m的導(dǎo)電膠，在掃描電鏡下采用帶導(dǎo)電膠的加載頭，以垂直加載方式對(duì)處于試樣45°棱邊上的顆粒進(jìn)行剝離，剝離過(guò)程中試樣固定在載物臺(tái)上，剝離后利用導(dǎo)電膠粘附顆粒并觀察顆粒的形態(tài)，結(jié)合顆粒脫落后鋁基復(fù)合材料試樣上留下的缺口形態(tài)、脫落顆粒的表面形態(tài)，計(jì)算得出顆粒的名義半徑為0. 28 μ m,再通過(guò)加載過(guò)程記錄的載荷(最大值為150 μ N)，應(yīng)用ANSYS應(yīng)力分析軟件，計(jì)算出與顆粒剝離時(shí)加載載荷相對(duì)應(yīng)的顆粒-基體界面最大應(yīng)力，從而獲得界面剝離強(qiáng)度；結(jié)果顯示，通過(guò)加載B4C顆粒被順利地從復(fù)合材料試樣上剝離，B4C顆粒與鋁基體之間的界面結(jié)合強(qiáng)度為481MPa，該結(jié)果與試樣 470MPa的宏觀拉伸強(qiáng)度能很好地吻合。
實(shí)施例3欲測(cè)量放熱反應(yīng)UDtm)法制備的TB2顆粒增強(qiáng)Al-4. 5%Cu合金基復(fù)合材料中TB2顆粒與鋁基體的結(jié)合強(qiáng)度，TB2顆粒直徑約為2 μ m，通過(guò)機(jī)械加工方法將顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料試樣加工成便于掃描電鏡觀察的尺寸在IOmmX IOmmX 15mm的長(zhǎng)方體試樣，沿其中的一條IOmm棱將長(zhǎng)方體截除一塊，截除后保證該棱上的兩相鄰面呈45°角，并對(duì)這兩個(gè)相鄰面進(jìn)行打磨、拋光，在BN加載頭上，粘附直徑約1 μ m的導(dǎo)電膠，在掃描電鏡下采用帶導(dǎo)電膠的加載頭，以垂直加載方式對(duì)處于試樣45°棱邊上的顆粒進(jìn)行剝離，剝離過(guò)程中試樣固定在載物臺(tái)上，剝離后利用導(dǎo)電膠粘附顆粒并觀察顆粒的形態(tài)，結(jié)合顆粒脫落后鋁基復(fù)合材料試樣上留下的缺口形態(tài)、脫落顆粒的表面形態(tài)，計(jì)算得出顆粒的名義半徑為0. 96 μ m, 再通過(guò)加載過(guò)程記錄的載荷(最大值為1100 μ N)，應(yīng)用ANSYS應(yīng)力分析軟件，計(jì)算出與顆粒剝離時(shí)加載載荷相對(duì)應(yīng)的顆粒-基體界面最大應(yīng)力，即獲得界面剝離強(qiáng)度；結(jié)果表明，通過(guò)加載TB2顆粒被順利從復(fù)合材料中剝離，TiB2顆粒與Al-Cu合金基體之間的界面結(jié)合強(qiáng)度為335MPa，該結(jié)果與宏觀試樣拉伸方法檢測(cè)的拉伸強(qiáng)度328MPa能很好地吻合。
實(shí)施例4欲測(cè)量TiC顆粒增強(qiáng)A356基復(fù)合材料中TiC顆粒與鋁基體的結(jié)合強(qiáng)度，TiC顆粒直徑約為6 μ m，通過(guò)機(jī)械加工方法將顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料試樣加工成便于掃描電鏡觀察的尺寸在6mmX 8mmX 12mm的長(zhǎng)方體試樣，沿其中的6mm棱將立方體截除一塊，截除后保證該棱上的兩相鄰面呈45°角，并對(duì)這兩個(gè)相鄰面進(jìn)行打磨、拋光，在BN加載頭上，粘附直徑2. 5μπι的導(dǎo)電膠，在掃描電鏡下采用帶導(dǎo)電膠的加載頭，以垂直加載方式對(duì)處于試樣45°棱邊上的顆粒進(jìn)行剝離。剝離過(guò)程中試樣固定在載物臺(tái)上，剝離后利用導(dǎo)電膠粘附顆粒并觀察顆粒的形態(tài)，結(jié)合顆粒脫落后鋁基復(fù)合材料試樣上留下的缺口形態(tài)、脫落顆粒的表面形態(tài)，計(jì)算得出顆粒的名義半徑為2. 91 μ m,再通過(guò)加載過(guò)程記錄的載荷(最大值為 8. 7mN)，應(yīng)用ANSYS應(yīng)力分析軟件，計(jì)算出與顆粒剝離時(shí)加載載荷相對(duì)應(yīng)的顆粒-基體界面最大應(yīng)力，即獲得界面剝離強(qiáng)度，結(jié)果表明，通過(guò)加載TiC顆粒被順利從復(fù)合材料中剝離， TiC顆粒與A356合金基體之間的界面結(jié)合強(qiáng)度為310MPa，該結(jié)果與宏觀試樣拉伸方法檢測(cè)的拉伸強(qiáng)度306MPa能很好地吻合。
權(quán)利要求
1.一種顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度的檢測(cè)方法，首先通過(guò)機(jī)械加工方法將顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料試樣加工成便于掃描電鏡觀察的長(zhǎng)方體，沿長(zhǎng)方體最短的一條棱將長(zhǎng)方體截除一塊，截除后保證該棱上的兩相鄰面呈45°角，并對(duì)這兩個(gè)相鄰面進(jìn)行打磨、 拋光，在掃描電鏡下采用帶導(dǎo)電膠的加載頭，以垂直加載方式對(duì)處于試樣45°棱上的顆粒進(jìn)行剝離，剝離過(guò)程中試樣固定在載物臺(tái)上，剝離出的顆粒粘附在導(dǎo)電膠以觀察顆粒的形態(tài)，同時(shí)確定加載頭在顆粒上加載的準(zhǔn)確位置，由加載過(guò)程的應(yīng)力模擬結(jié)果推出顆粒-基體界面結(jié)合強(qiáng)度。
2.如權(quán)利要求1所述的一種顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度的檢測(cè)方法，其特征在于所述的便于掃描電鏡觀察的長(zhǎng)方體，是指尺寸在5 10mmX5 10mmXl(Tl5mm的長(zhǎng)方體試樣。
3.如權(quán)利要求1所述的一種顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度的檢測(cè)方法，其特征在于所述的保證其中兩相鄰面呈45°角，是指先通過(guò)線切割使金屬基復(fù)合材料試樣的兩相鄰面呈45°角，然后打磨拋光其中的一個(gè)面，再讓與之呈45°角的相鄰面為待打磨拋光面鑲嵌，打磨拋光并使兩拋光面呈45°角。
4.如權(quán)利要求1所述的一種顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度的檢測(cè)方法，其特征在于所述的帶導(dǎo)電膠的加載頭，是指根據(jù)顆粒尺寸大小，粘附上尺寸為增強(qiáng)顆粒直徑 40^50%的導(dǎo)電膠的BN加載頭。
5.如權(quán)利要求1所述的一種顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度的檢測(cè)方法，其特征在于所述的垂直加載方式，是指BN加載頭與試樣表面呈90°角的情況下進(jìn)行加載。
6.如權(quán)利要求1所述的一種顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度的檢測(cè)方法，其特征在于所述的試樣固定在載物臺(tái)上，是指通過(guò)膠粘、機(jī)械固定等方式，是試樣與45°棱角相對(duì)的一端穩(wěn)固地固定在載物臺(tái)，以防止加載過(guò)程中試樣出現(xiàn)移動(dòng)。
7.如權(quán)利要求1所述的一種顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度的檢測(cè)方法，其特征在于所述的由加載過(guò)程的應(yīng)力模擬結(jié)果推出顆粒-基體界面結(jié)合強(qiáng)度，是指根據(jù)顆粒脫落后在金屬基復(fù)合材料試樣上留下的缺口形態(tài)、脫落顆粒的表面形態(tài)，并將顆粒形態(tài)近似為球形，計(jì)算出顆粒的名義半徑，再根據(jù)加載過(guò)程記錄的載荷，采用應(yīng)力模擬方法，計(jì)算出與顆粒剝離時(shí)加載載荷相對(duì)應(yīng)的顆粒-基體界面最大應(yīng)力，即獲得界面剝離強(qiáng)度。
8.如權(quán)利要求7所述的一種顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度的檢測(cè)方法，其特征在于所述的計(jì)算出顆粒的名義半徑，是指通過(guò)計(jì)算機(jī)圖像處理分別求出脫落顆粒的體積V和脫落顆粒的表面積S，再由公式r=3V/S得到顆粒的名義半徑r。
9.如權(quán)利要求7所述的一種顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度的檢測(cè)方法，其特征在于所述的應(yīng)力模擬方法，是指采用基于有限元分析的計(jì)算機(jī)模擬方法，分別給出基體合金和增強(qiáng)顆粒的彈性模量、泊松比、密度，并假設(shè)基體-顆粒之間界面結(jié)合完整，通過(guò)劃分網(wǎng)格和模擬計(jì)算，獲得在顆粒脫落時(shí)的加載載荷下金屬基復(fù)合材料試樣上的應(yīng)力分布。
全文摘要
一種顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度的檢測(cè)方法，其特征在于首先通過(guò)機(jī)械加工方法將顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料試樣加工成便于掃描電鏡觀察的長(zhǎng)方體，沿長(zhǎng)方體最短的一條棱將長(zhǎng)方體截除一塊，截除后保證該棱上的兩相鄰面呈45o角，并對(duì)這兩個(gè)相鄰面進(jìn)行打磨、拋光，在掃描電鏡下采用帶導(dǎo)電膠的加載頭，以垂直加載方式對(duì)處于試樣45o棱上的顆粒進(jìn)行剝離，剝離過(guò)程中試樣固定在載物臺(tái)上，剝離出的顆粒粘附在導(dǎo)電膠以觀察顆粒的形態(tài)，同時(shí)確定加載頭在顆粒上加載的準(zhǔn)確位置，由加載過(guò)程的應(yīng)力模擬結(jié)果推出顆粒-基體界面結(jié)合強(qiáng)度。該方法適應(yīng)性強(qiáng)，可用于多種復(fù)合材料的界面結(jié)合強(qiáng)度測(cè)量，操作簡(jiǎn)單方便。
文檔編號(hào)G01N19/04GK102494997SQ20111036804
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者侯文勝, 張振亞, 趙玉濤, 陳剛 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)