一種釬焊用鋁鋼復(fù)合材料的界面結(jié)合牢度檢測的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種釬焊用鋁鋼復(fù)合材料的界面結(jié)合牢度檢測的方法，其可以準(zhǔn)確檢測鋁鋼界面結(jié)合牢度，量化表征釬焊用鋁鋼復(fù)合材料的界面結(jié)合效果。其首先進(jìn)行鋁鋼復(fù)合材料的試樣制備，然后對(duì)試樣進(jìn)行剝離試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算得到鋁鋼界面的結(jié)合牢度值，其特征在于：試樣制備包括在樣品的鋁層表面釬焊連接金屬加強(qiáng)層，金屬加強(qiáng)層和樣品的鋁層構(gòu)成復(fù)合層，復(fù)合層中金屬加強(qiáng)層和樣品的鋁層的結(jié)合強(qiáng)度大于樣品中鋁鋼界面的結(jié)合強(qiáng)度，在剝離試驗(yàn)中，通過拉力試驗(yàn)機(jī)將復(fù)合層和樣品的鋼層進(jìn)行剝離。
【專利說明】一種釬焊用鋁鋼復(fù)合材料的界面結(jié)合牢度檢測的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬層狀復(fù)合材料檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及金屬層狀復(fù)合材料界面結(jié)合牢度的檢測領(lǐng)域，具體涉及一種釬焊用鋁鋼復(fù)合材料的界面結(jié)合牢度檢測的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]采用“室溫軋制復(fù)合”的方法生產(chǎn)的釬焊式鋁鋼復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于電力、汽車、石化、工程機(jī)械等行業(yè)，典型應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)闊犭?火電、太陽能、核電)空冷系統(tǒng)。以火電應(yīng)用為例，采用釬焊式鋁鋼復(fù)合材料制造的空冷系統(tǒng)取代開放式大水塔冷卻循環(huán)水，可節(jié)約用水75%。按國內(nèi)30%的火電機(jī)組更換為空冷機(jī)組計(jì)算，每年可節(jié)約用水30億立方米，這相當(dāng)于9000萬人一年的用水量，因此采用釬焊式鋁鋼復(fù)合材料制造的電站空冷系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著，釬焊式鋁鋼復(fù)合材料是我國“十二五”重點(diǎn)發(fā)展的金屬層狀結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，國內(nèi)對(duì)于這種材料的開發(fā)應(yīng)用尚處于起步階段。電站空冷用鋁鋼復(fù)合材料總厚度為1.5mm，鋁層厚度較薄，一般小于0.15mm,出廠前需檢測鋁鋼復(fù)合材料的鋁層與碳鋼層界面的結(jié)合牢度。一般采用彎折試驗(yàn)檢測其結(jié)合效果，但彎折試驗(yàn)只能定性檢測界面結(jié)合牢度，彎折合格的軋制鋁鋼復(fù)合材料在釬焊時(shí)仍可能出現(xiàn)鋁鋼界面分層的現(xiàn)象，因此彎折試驗(yàn)效果并不理想；采用剝離試驗(yàn)可以定量測量金屬與金屬粘合的膠接界面的結(jié)合牢度，如圖1所示，但需要在金屬樣品1、2上制做拉伸用的引頭3、4，由于隨機(jī)剪裁的鋁鋼復(fù)合材料的樣品其鋁層與鋼層的自由端為連接閉合的，需要將鋁層與鋼層剝開，而由于鋁層太薄，難以剝開、并且拉伸強(qiáng)度低，不適于引頭的制備，因此很大程度上限制了剝離試驗(yàn)在鋁鋼復(fù)合材料上的應(yīng)用。如何成功實(shí)施薄覆層復(fù)合材料的剝離試驗(yàn)，國內(nèi)外尚未找到可行的解決辦法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供了一種釬焊用鋁鋼復(fù)合材料的界面結(jié)合牢度檢測的方法，其可以準(zhǔn)確檢測鋁鋼界面結(jié)合牢度，量化表征釬焊用鋁鋼復(fù)合材料的界面結(jié)合效果。
[0004]其技術(shù)方案是這樣的，首先進(jìn)行鋁鋼復(fù)合材料的試樣制備，然后對(duì)所述試樣進(jìn)行剝離試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算得到鋁鋼界面的結(jié)合牢度值，其特征在于:所述試樣制備包括在樣品的鋁層表面釬焊連接金屬加強(qiáng)層，所述金屬加強(qiáng)層和所述樣品的鋁層構(gòu)成復(fù)合層，所述復(fù)合層中金屬加強(qiáng)層和樣品的鋁層的結(jié)合強(qiáng)度大于所述樣品中鋁鋼界面的結(jié)合強(qiáng)度，在所述剝離試驗(yàn)中，通過拉力試驗(yàn)機(jī)將所述復(fù)合層和所述樣品的鋼層進(jìn)行剝離。
[0005]其進(jìn)一步特征在于:
所述試樣制備包括在金屬加強(qiáng)層的一側(cè)釬焊連接樣品，所述樣品和所述金屬加強(qiáng)層位于同側(cè)的自由端一和自由端二相互分離，在所述剝離試驗(yàn)中，所述自由端一、所述自由端二作為試樣和所述拉力試驗(yàn)機(jī)連接的引頭；
所述試樣制備包括在金屬加強(qiáng)層的兩側(cè)對(duì)稱地釬焊連接相同尺寸的樣品一和樣品二，所述樣品一和樣品二同側(cè)的自由端三、自由端四相互分離，在所述剝離試驗(yàn)中，所述自由端三、所述自由端四作為試樣和所述拉力試驗(yàn)機(jī)連接的引頭； 所述試樣制備還包括在釬焊前將試樣中作為引頭的兩個(gè)自由端分別向外彎折、形成T型結(jié)構(gòu)。
[0006]其更進(jìn)一步特征在于:
所述金屬加強(qiáng)層為鋁合金復(fù)合帶材；
所述金屬加強(qiáng)層包括皮層和基層，所述皮層設(shè)置于所述基層表面，所述皮層用于與所述樣品的鋁層表面釬焊連接；
所述復(fù)層為4343鋁合金，所述基層為3003鋁合金；
所述金屬加強(qiáng)層與樣品釬焊的具體操作為:(I)去除樣品的表面油污，(2)釬劑涂覆，樣品的鋁層表面和所述金屬加強(qiáng)層的端面分別涂覆10%的釬劑，然后相互貼合，貼合間隙小于0.05mm，再將其烘干，烘干溫度小于200°C，(3)釬焊，釬焊爐升溫至550°C，然后通入純度為99.999%的氮?dú)獗Ｗo(hù)，將相互貼合的樣品和金屬加強(qiáng)層放進(jìn)釬焊爐，升溫至600°C，保溫20分鐘，再降溫至550°C以下，出爐自然冷卻；
對(duì)釬焊后的試樣進(jìn)行線切割或銑床加工，使金屬加強(qiáng)層和樣品的寬度相等；
所述剝離試驗(yàn)具體操作為:拉力試驗(yàn)機(jī)的兩個(gè)夾頭分別夾持試樣中作為引頭的兩個(gè)自由端，夾頭以恒定速度V移動(dòng)，所述樣品的鋁層和鋼層承受拉力而分離，測得分離拉力和剝尚牛度。
[0007]本發(fā)明的檢測方法其有益效果在于:
(1)試樣由樣品和金屬加強(qiáng)層構(gòu)成，金屬加強(qiáng)層釬焊連接于樣品的鋁層表面，由于金屬加強(qiáng)層與樣品的鋁層的結(jié)合強(qiáng)度大于樣品的鋁層和鋼層的結(jié)合強(qiáng)度，因而金屬加強(qiáng)層與樣品鋁層結(jié)合而成的復(fù)合層的強(qiáng)度遠(yuǎn)大于樣品鋁層的拉伸強(qiáng)度，故確保樣品的鋁鋼界面順利剝離，同時(shí)，由于金屬加強(qiáng)層和樣品的鋁層表面為釬焊連接，工藝精度高，能夠保證金屬加強(qiáng)層僅與樣品的鋁層連接，確保鋁鋼界面的正確剝離；
(2)本發(fā)明中試樣的制備，包括在金屬加強(qiáng)層的一側(cè)釬焊連接樣品，樣品和金屬加強(qiáng)層位于同側(cè)的自由端一和自由端二相互分離，在剝離試驗(yàn)中，自由端一、自由端二作為試樣和拉力試驗(yàn)機(jī)連接的引頭，并分別向外彎折、形成T型結(jié)構(gòu)，能夠避免對(duì)釬焊后的試樣進(jìn)行端部鋼層和復(fù)合層剝離操作，簡化檢測操作，提高檢測效率；
(3)本發(fā)明中試樣的制備，包括在金屬加強(qiáng)層的兩側(cè)對(duì)稱地釬焊連接相同尺寸的樣品一和樣品二，樣品一和樣品二同側(cè)的自由端三、自由端四相互分離，在剝離試驗(yàn)中，自由端三、自由端四作為試樣和拉力試驗(yàn)機(jī)連接的引頭，不僅能夠避免對(duì)試樣端部的鋼層和復(fù)合層的額外剝離操作，簡化檢測操作，提高檢測效率，而且相同尺寸的樣品一和樣品二在剝離試驗(yàn)過程中受力更加均勻，檢測精度高；
(4)鋁鋼復(fù)合材料在下游的空冷器等設(shè)備的制作中多為鋁/鋁合金釬焊連接，在本發(fā)明的檢測方法中，金屬加強(qiáng)層采用鋁合金復(fù)合板，且鋁合金復(fù)合板的表面復(fù)層為4343鋁合金，能夠通過剝離試驗(yàn)進(jìn)一步表征鋁鋼復(fù)合材料在下游工藝中的釬焊結(jié)合效果；
綜上所述，本發(fā)明的檢測方法將軋制復(fù)合效果及釬焊效果的表征相互結(jié)合，是釬焊用薄覆層鋁鋼復(fù)合材料界面的有效檢測方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為金屬與金屬粘合的膠接試樣的剝離試驗(yàn)的示意圖； 圖2為本發(fā)明的一實(shí)施例的示意圖；
圖3為本發(fā)明的另一實(shí)施例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]實(shí)施例1
本實(shí)施例中金屬加強(qiáng)層為4343/3003單面鋁合金復(fù)合帶材，圖中10為3003鋁層，作為基層，11為4343鋁層，作為與樣品釬焊連接的皮層。
[0010]一種釬焊用鋁鋼復(fù)合材料的界面結(jié)合牢度檢測的方法，如圖2所示，其具體步驟如下:
1、剪取厚度為1.5mm,長度為200mm，寬度為25mm的樣品5和單面鋁合金復(fù)合帶材9，樣品5的長度平行于軋制方向，其中單面鋁合金復(fù)合帶材9的4343鋁層11的厚度為0.12mm ；
2、將位于同側(cè)的樣品的自由端一8和單面鋁合金復(fù)合帶材9的自由端二 12向外彎折90° ,使得釬焊后的試樣形成T型結(jié)構(gòu),其中，自由端二 12和自由端一8的長度L均為50mm,磨削除去自由端一 8的鋁層，能夠防止因試樣鋁層斷裂導(dǎo)致的檢測曲線的波動(dòng)，提高檢測精度；
3、清洗去除樣品的鋁層7表面的油污，再將濃度為10%的Nocolok釬劑(氟鋁酸鉀)均勻涂覆在樣品的鋁層7表面和單面鋁合金復(fù)合帶材的4343鋁層11表面，然后將樣品的鋁層7和單面鋁合金復(fù)合帶材9的4343鋁層11相互貼合，并用兩條不銹鋼方管捆扎，這樣可以起固定作用，并保證貼合面緊密接觸，貼合間隙小于0.05mm ；
4、將相互貼合的樣品5和單面鋁合金復(fù)合帶材9烘干，烘干溫度在200°C以下，釬焊爐升溫到550°C，然后通入純度99.999%的氮?dú)獗Ｗo(hù)，將樣品5和單面鋁合金復(fù)合帶材9放進(jìn)釬焊爐，升溫到600°C，保溫20分鐘，降溫到550°C以下，出爐自然冷卻，4343鋁層11和樣品的鋁層7的結(jié)合強(qiáng)度大于樣品的鋁層7和鋼層6的結(jié)合強(qiáng)度；
5、對(duì)釬焊后的試樣進(jìn)行線切割或銑床加工，使單面鋁合金復(fù)合帶材和樣品的寬度為25mm ；
6、用拉力試驗(yàn)機(jī)做剝離試驗(yàn)，拉力試驗(yàn)機(jī)的兩個(gè)夾頭分別夾持樣品的自由端一8和單面鋁合金復(fù)合帶材的自由端二 12，夾頭移動(dòng)速度為0.5mm/s。鋁鋼界面承受拉力而分離，讀得拉力數(shù)值F1，則剝離牢度為？1；/25 (N/mm)。
[0011]實(shí)施例2
本實(shí)施例中金屬加強(qiáng)層為4343/3003/3003雙面鋁合金復(fù)合帶材，圖3中，14為4343鋁層，作為與樣品的鋁層釬焊連接的皮層，15為3003鋁層，作為基層。
[0012]一種釬焊用鋁鋼復(fù)合材料的界面結(jié)合牢度檢測的方法，如圖3所示，其具體步驟如下:
1、剪取厚度為1.5mm,寬度為25mm的樣品一 16、樣品二 20和一個(gè)雙面鋁合金復(fù)合帶材13，樣品16、20的長度為200mm，雙面鋁合金復(fù)合帶材13的強(qiáng)度為150mm，樣品一 16、樣品二20的長度平行于軋制方向，其中雙面鋁合金復(fù)合帶材13的4343鋁層的厚度為0.12mm ；
2、將樣品一16、樣品二 20同側(cè)的自由端三17、自由端四21分別向外彎折90°，使得釬焊后的試樣形成T型結(jié)構(gòu),其中自由端三17、自由端四21的長度I均為50mm,磨削除去自由端三17、自由端四21的鋁層； 3、清洗去除樣品一16、樣品二 20的鋁層19、23表面的油污，再將濃度為10%的Nocolok釬劑(氟鋁酸鉀)均勻涂覆在鋁層19、23表面和4343鋁層14表面，然后將樣品一 16、樣品二 20對(duì)稱的放置于雙面招合金復(fù)合帶材13的兩側(cè),樣品一 16、樣品二 20的招層19、23表面和雙面鋁合金復(fù)合帶材13的4343鋁層14表面相互貼合，并用兩條不銹鋼方管捆扎，這樣可以起固定作用，而且保證貼合面緊密接觸，貼合間隙小于0.05mm ；
4、將相互貼合的樣品一16、樣品二 20和雙面招合金復(fù)合帶材13烘干，烘干溫度在200°C以下，釬焊爐升溫到550°C，然后通入純度99.999%的氮?dú)獗Ｗo(hù)，將樣品一 16、樣品二20和雙面鋁合金復(fù)合帶材13放進(jìn)釬焊爐，升溫到600°C，保溫20分鐘，降溫到550°C以下，出爐自然冷卻，4343鋁層14和鋁層19、23的結(jié)合強(qiáng)度大于樣品的鋁層和鋼層的結(jié)合強(qiáng)度，圖中，18、22為鋼層；
5、對(duì)釬焊后的試樣進(jìn)行線切割或銑床加工，使雙面鋁合金復(fù)合帶材和樣品的寬度為25mm ；
6、用拉力試驗(yàn)機(jī)做剝離試驗(yàn)，夾頭移動(dòng)速度為0.5mm/s ;鋁鋼界面承受拉力而分離，讀得拉力數(shù)值F2，則剝離牢度為&/25 (N/mm)。
[0013]由于兩個(gè)相同的樣品對(duì)稱的釬焊于雙面鋁合金復(fù)合帶材的兩側(cè)，在剝離試驗(yàn)中所受拉力均等，使得樣品鋁鋼界面的剝離牢度的檢測更為精準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種釬焊用鋁鋼復(fù)合材料的界面結(jié)合牢度檢測的方法，首先進(jìn)行鋁鋼復(fù)合材料的試樣制備，然后對(duì)試樣進(jìn)行剝離試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算得到鋁鋼界面的結(jié)合牢度值，其特征在于:所述試樣制備包括在樣品的鋁層表面釬焊連接金屬加強(qiáng)層，所述金屬加強(qiáng)層和所述樣品的鋁層構(gòu)成復(fù)合層，所述復(fù)合層中金屬加強(qiáng)層和樣品的鋁層的結(jié)合強(qiáng)度大于所述樣品中鋁鋼界面的結(jié)合強(qiáng)度，在所述剝離試驗(yàn)中，通過拉力試驗(yàn)機(jī)將所述復(fù)合層和所述樣品的鋼層進(jìn)行剝離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種釬焊用鋁鋼復(fù)合材料的界面結(jié)合牢度檢測的方法，其特征在于:所述試樣制備包括在金屬加強(qiáng)層的一側(cè)釬焊連接樣品，所述樣品和所述金屬加強(qiáng)層位于同側(cè)的自由端一和自由端二相互分離，在所述剝離試驗(yàn)中，所述自由端一、所述自由端二作為試樣和所述拉力試驗(yàn)機(jī)連接的引頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種釬焊用鋁鋼復(fù)合材料的界面結(jié)合牢度檢測的方法，其特征在于:所述試樣制備包括在金屬加強(qiáng)層的兩側(cè)對(duì)稱地釬焊連接相同尺寸的樣品一和樣品二，所述樣品一和樣品二同側(cè)的自由端三、自由端四相互分離，在所述剝離試驗(yàn)中，所述自由端三、所述自由端四作為試樣和所述拉力試驗(yàn)機(jī)連接的引頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種釬焊用鋁鋼復(fù)合材料的界面結(jié)合牢度檢測的方法，其特征在于:所述試樣制備還包括在釬焊前將試樣中作為引頭的兩個(gè)自由端分別向外彎折、形成T型結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種釬焊用鋁鋼復(fù)合材料的界面結(jié)合牢度檢測的方法，其特征在于:所述金屬加強(qiáng)層為鋁合金復(fù)合帶材。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種釬焊用鋁鋼復(fù)合材料的界面結(jié)合牢度檢測的方法，其特征在于:所述金屬加強(qiáng)層包括皮層和基層，所述皮層設(shè)置于所述基層表面，所述皮層用于與所述樣品的鋁層表面釬焊連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種釬焊用鋁鋼復(fù)合材料的界面結(jié)合牢度檢測的方法，其特征在于:所述皮層為4343鋁合金，所述基層為3003鋁合金。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種釬焊用鋁鋼復(fù)合材料的界面結(jié)合牢度檢測的方法，其特征在于:所述金屬加強(qiáng)層與樣品釬焊的具體操作為:(I)去除樣品的表面油污，(2)釬劑涂覆，樣品的鋁層表面和所述金屬加強(qiáng)層的端面分別涂覆10%的釬劑，然后相互貼合，貼合間隙小于0.05mm，再將其烘干，烘干溫度小于200°C，(3)釬焊，釬焊爐升溫至550°C，然后通入純度為99.999%的氮?dú)獗Ｗo(hù)，將相互貼合的樣品和金屬加強(qiáng)層放進(jìn)釬焊爐，升溫至600°C，保溫20分鐘，再降溫至550°C以下，出爐自然冷卻。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種釬焊用鋁鋼復(fù)合材料的界面結(jié)合牢度檢測的方法，其特征在于:對(duì)釬焊后的試樣進(jìn)行線切割或銑床加工，使金屬加強(qiáng)層和樣品的寬度相等。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種釬焊用鋁鋼復(fù)合材料的界面結(jié)合牢度檢測的方法，其特征在于:所述剝離試驗(yàn)具體操作為:拉力試驗(yàn)機(jī)的兩個(gè)夾頭分別夾持試樣中作為引頭的兩個(gè)自由端，夾頭以恒定速度V移動(dòng)，所述樣品的鋁層和鋼層承受拉力而分離，測得分離拉力和剝離牢度。
【文檔編號(hào)】G01N19/04GK103776762SQ201410002030
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月3日
【發(fā)明者】唐超蘭, 劉志木, 翁浩, 周鈺波 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)