[发明专利]一种金属覆层界面结合强度测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种金属覆层界面结合强度测量装置及方法，该装置包括试样，所示试样包括基体、基体试块，基体中心设有通孔，通孔两端设有同轴双沉头装配孔，基体试块由同心的上段圆柱体和下段圆柱体组成，上段圆柱体插入双沉头装配孔的通孔内，下段圆柱体插入双沉头装配孔的下端沉头孔，金属覆层熔覆于下段圆柱体和基体的下端面，将金属覆层置于卡盘支撑座的卡盘内腔，并通过卡盘支撑座支撑基体，上段圆柱体上端与定位杆螺纹连接，定位杆上方设有压盘。该测量方法通过对压盘施加压力进行推离实验，根据金属覆层脱离基体时压力大小以及金属覆层与基体的接触面积来计算金属覆层界面结合强度。本发明可防止试样从热影响区断裂，真实反映界面结合强度。

技术领域

本发明涉及金属覆层界面结合强度的测量装置，及覆层界面结合强度测量方法，尤其涉及激光熔覆层和堆焊层界面结合强度的检测技术领域。

背景技术

废旧零部件引发的一系列问题促进了再制造技术的发展，再制造成形技术是再制造技术的核心，通过在破损零件表面添加修复材料，最终恢复废旧零部件尺寸，恢复甚至提升其服役性能。与热喷涂、电刷镀等再制造成形技术相比，激光沉积及堆焊修复层与基体呈冶金结合，修复层不易剥落，常用于服役工况恶劣的零件修复，但修复层高度的增加及覆层材料与基体材料的热物性参数差异，使得修复层内残余应力累加，界面处裂纹敏感性增加，易发生断裂。覆层材料的服役性能直接影响修复零件的服役寿命，因此，评定金属覆层的界面结合强度成为评价金属覆层质量及寿命的重要参数。

目前对于激光熔覆及堆焊法得到的金属覆层，未有相关标准测量其界面结合强度，常使用一般涂层的界面结合强度测试方法测量，如拉伸法、弯曲法、压痕法、剥离法等，但以上方法主要适用于非冶金结合的薄涂层，或仅能通过半定量的方法表征覆层的界面结合强度，并且激光熔覆及堆焊覆层的热影响区强度较小，在破坏性测试方法中，热影响区先于界面断裂，难以得到界面处的结合强度。因此，现有的界面结合强度测量方法用于厚覆层及高强度材料有很大的局限性，难以得到覆层的界面结合强度。

发明内容

发明目的：本发明旨在克服现有测试金属覆层界面结合强度的不足，提出一种金属覆层界面结合强度测量装置及方法，针对于激光熔覆及堆焊修复层特点，可精确、定量测得界面结合强度，且测试装置结构及试样具有结构简单、易于制造、测试效率高的优点。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种金属覆层界面结合强度测量装置，包括压盘、定位杆、试样、卡盘支撑座；所示试样包括金属覆层、基体、基体试块，基体中心设有通孔，通孔两端设有同轴双沉头装配孔，同轴双沉头装配孔包括位于基体上端面的上端沉头孔和位于基体下端面的下端沉头孔；基体试块由同心的上段圆柱体和下段圆柱体组成，上段圆柱体插入通孔内，下段圆柱体插入下端沉头孔，下段圆柱体和基体的下端面重合，金属覆层熔覆于下段圆柱体和基体的下端面，并且金属覆层外缘位于基体的下端面边缘内侧，将金属覆层置于卡盘支撑座的卡盘内腔，并通过卡盘支撑座支撑基体，上段圆柱体上端与定位杆的下端螺纹连接，定位杆的上方设有压盘，压盘的上端与万能试验机相连。

进一步的，所述金属覆层呈圆柱形，金属覆层与基体试块的圆柱轴心重合；所述卡盘支撑座包括卡盘，在卡盘的上端面设有四个位置可调的卡爪，卡爪上表面与基体的下端面贴合，卡爪前端设有弧形槽口，通过四个卡爪前端的弧形槽口组成可容纳金属覆层的卡盘内腔。

一种金属覆层界面结合强度测量方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、制备基体，在基体中心加工通孔，在通孔两端加工同轴双沉头装配孔，同轴双沉头装配孔包括位于基体上端面的上端沉头孔和位于基体下端面的下端沉头孔；

步骤2、制备基体试块，基体试块由同心的上段圆柱体和下段圆柱体组成，上段圆柱体外径与通孔相匹配，下段圆柱体外径与下端沉头孔相匹配，在上段圆柱体的上端加工出螺纹孔；