[发明专利]金属基复合材料结合层测试渗透深度和结合强度的方法

说明书

本发明涉及金属基材料结合层质量评价和预测技术领域，公开了金属基材料结合层测试渗透深度和结合强度的方法，本发明基于微观尺寸，利用第一性原理的理论，在Materials studio分子动力学软件中，建立金属基复合材料的结合层模型，从而分析计算界面中不同指数模型的结合能，作为金属基复合材料的结合强度的重要判断依据；本发明能从金属基复合材料界面微观出发联系宏观作用，避免出复合材料在宏观加工过程中出现裂纹甚至断裂的情况；本发明能有效验证金属基复合材料的结合强度，指导工艺生产，提高生产效率；本发明解决了现有金属基复合材料在加工制备过程中存在的应用问题，提高其使用周期和赋役质量等性能。

技术领域

本发明涉及金属基复合材料结合层质量评价和预测技术领域，具体涉及一种金属基复合材料结合层测试渗透深度和结合强度的方法。

背景技术

金属基复合材料(复合板、复合管等)作为一种新型复合材料已广泛应用在现代工业生产中，这源于金属基复合材料不仅拥有基层材料的优势，还具有覆层的特性，同时金属基复合材料往往是在特定条件下覆层材料对基层材料的一种加强与改性。但是绝大数金属基复合材料在加工、赋役过程中出现疲劳断裂等问题时，往往是在金属基复合材料的结合层上。在金属基复合材料地制备、加工过程前和过程中无法直观地预测和测试得到复合材料的渗透深度和结合强度，从而无法预测金属基复合材料的赋役寿命和使用质量。因此，如何预测和测试金属基复合材料结合层的渗透深度和结合强度，以提高金属基复合材料的使用周期和赋役质量，是本领域技术人员的研究方向之一。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于，提供一种金属基复合材料结合层测试渗透深度和结合强度的方法，以解决现有金属基复合材料在加工制备过程中存在的应用问题，提高其使用周期和赋役质量等性能。

为了达到上述发明目的，进而采取的技术方案如下：

金属基复合材料结合层测试渗透深度和结合强度的方法，包括以下步骤：

(1)对金属基复合材料的基层材料和覆层材料进行元素测试，得到基层材料与覆层材料的元素配比；

(2)利用X射线衍射仪对金属基复合材料的界面进行物相结构分析，判断金属基复合材料结合面的指数界面；

(3)在Materials studio软件中，依据金属基复合材料的各层元素配比建立模型；

(4)依据实际的加工温度、压强等条件设置外部参数，根据加工工艺设置金属基复合材料的加工变形参数；

(5)在Materials studio软件中进行第一性原理计算，提取金属基复合材料各原子的渗透深度；

(6)根据复合材料之间单位界面结合能的计算公式计算各指数界面的结合能，从而确定金属基复合材料的结合强度，据此，确定单位界面的最小的结合能绝对值为金属基复合材料的最小结合强度；复合材料之间单位界面结合能的计算公式为：

式中，

E_coh——材料的单位界面结合能，

E^cal——材料界面形成的界面能，

E_a——原子a的单位能，

E_b——原子b的单位能，

x——原子a的个数，

y——原子b的个数，

S——模型的面积。

本发明的有益效果是：