[实用新型]一种金属基复合材料界面法向拉伸试验装置

说明书

本实用新型公开了一种金属基复合材料界面法向拉伸试验装置，该装置包括测试试样、装夹装置、扫描电子显微镜、拉伸机构；所述测试试样包括纤维、上基体、下基体，纤维位于上基体和下基体之间，且纤维与上基体、下基体接触处为界面；所述装夹装置用于装夹测试试样，装夹装置包括相向设置的上固定夹套和下固定夹套；所述扫描电子显微镜其位于装夹装置一侧，并对着上固定夹套和下固定夹套之间的孔隙，用于观察测试试样；所述拉伸机构包括与上固定夹套连接的吊环，与下固定夹套连接的固定部件，吊环与纳米拉伸测试系统的吊钩连接，用于对测试试样进行拉伸。本实用新型装置结构简单，易于安装、拆卸，试验操作难度小。

技术领域

本实用新型涉及金属基复合材料界面法向拉伸试验装置，属于连续纤维增强金属基复合材料测试技术领域。

背景技术

金属基复合材料(Metal Matrix Composites，简称MMCs)作为航空发动机压气机部件的重要候选材料，目前已得到业内的广泛关注。MMCs是以金属或者金属间化合物为基准的基础上增加增强相所构成的复合材料。按增强体可以划分为连续纤维增强金属基复合材料(Continuous Fiber Reinforced Metal Matrix Composites，简称CFRMMCs)和非连续纤维增强金属基复合材料(颗粒、短纤维、晶须增强金属基复合材料)。目前，在航空发动机上应用最多的为CFRMMCs。CFRMMCs作为一种新型复合材料，不仅综合了金属材料良好的韧性、高强度和陶瓷纤维的耐高温性、高硬度等优良性能，而且弥补了金属材料硬度低、比重大的缺点及陶瓷纤维脆性大的不足，已逐渐成为航空涡扇发动机高性能中温部件的重要候选材料。

复合材料由纤维、基体及界面组成，界面是指复合材料的基体与增强纤维之间化学成分有显著变化的、构成彼此结合的、能起载荷等传递作用的微小区域。界面的结构与性能对复合材料整体的性能影响很大。而金属基复合材料的界面粘结强度是决定该材料力学性能的重要指标，从很大程度上说，界面粘结性能的好坏可以决定整个构件的使用寿命。界面粘结性能需要通过拉伸试验来测试。

现有技术中，公开号为CN 106950176 A的专利申请公开了“一种测试架空输电线路覆冰与导线截面法向结合强度的装置和方法”，提出了一种测试覆冰与圆柱表面的导线界面法向结合强度的装置与方法，但是其只能测量较大尺寸界面的粘结强度；公开号为CN105842159 A的专利申请公开了“多角度界面粘接强度测试装置及其测试方法”，能够表征与考核固体火箭发动机界面在不同角度地粘结强度，但是无法测量微纳米级的纤维与基体界面法向粘结强度；公开号为CN 102494997 A的专利申请公开了“一种颗粒金属基的复合材料界面结合强度的检测方法”，提出一种制备复合材料试样并对颗粒进行剥离的方法，但是仅仅局限于对颗粒增强金属基复合材料界面结合强度的测试。

因此，有必要提出一种适用于测量连续纤维增强金属基复合材料界面法向拉伸试验装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供金属基复合材料界面法向拉伸试验装置，以适用于连续纤维增强金属基复合材料界面法向拉伸试验。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种金属基复合材料界面法向拉伸试验装置，包括测试试样、装夹装置、扫描电子显微镜、拉伸机构；其中：

所述测试试样包括纤维、上基体、下基体，纤维位于上基体和下基体之间，且纤维与上基体、下基体接触处为界面；

所述装夹装置用于装夹测试试样，装夹装置包括相向设置的上固定夹套和下固定夹套，上固定夹套内设置有一对上垫片，下固定夹套内设置有一对下垫片，上固定夹套和下固定夹套中均设置有锁紧装置，用于将测试试样紧固在上固定夹套和下固定夹套内；上固定夹套和下固定夹套之间有孔隙，测试试样的纤维及界面位于该孔隙中；

所述扫描电子显微镜其位于装夹装置一侧，并对着上固定夹套和下固定夹套之间的孔隙，用于观察测试试样；