一種陶瓷材料高溫界面粘結(jié)強(qiáng)度測試裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術(shù)公開了一種陶瓷材料高溫界面粘結(jié)強(qiáng)度測試裝置，目的在于提供耐高溫，成本低、體積小、易操作的高溫試驗裝置。具體是采用耐高溫陶瓷材料，將其加工成一下支撐棒，一底盤，兩墊塊，一上壓頭，一上壓棒，利用模塊化組合的模式把各部件組合起來，用于粘結(jié)界面的拉伸強(qiáng)度或剪切強(qiáng)度，可避免界面彎曲應(yīng)力的不利影響，具有重要的實用價值和市場推廣意義。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及到一種粘結(jié)強(qiáng)度測試裝置，具體地講是關(guān)于陶瓷材料高溫界面粘結(jié)強(qiáng)度的測試裝置，利用它主要測試陶瓷材料間或陶瓷材料與非陶瓷材料間的界面拉伸強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度。
技術(shù)介紹
在實際生產(chǎn)和生活中，很多固體結(jié)構(gòu)材料都是通過相互粘結(jié)在一起形成具體構(gòu)件而發(fā)揮功能的。這些通過粘結(jié)而形成的構(gòu)件的強(qiáng)度和可靠性、安全性，除了與固體結(jié)構(gòu)材料本身的強(qiáng)度有關(guān)外，還與界面的粘結(jié)性能有關(guān)。對于工程實際中的多數(shù)陶瓷粘結(jié)構(gòu)件，如陶瓷-陶瓷、陶瓷-金屬等，從很大程度上說，粘結(jié)界面性能的好壞可以決定整個構(gòu)件或設(shè)備的壽命。在工程應(yīng)用過程中，由于界面兩旁的材料在力學(xué)、熱學(xué)等性能方面存在著差異，在 機(jī)械、熱等各種載荷的作用下通常會表現(xiàn)出兩種材料在應(yīng)力、應(yīng)變上的失配，最終會導(dǎo)致界 面的失效。可以說，界面結(jié)合的良好與否從很大程度上決定著這種材料或構(gòu)件的使用壽命。陶瓷材料，由于其具有良好的耐高溫、耐摩擦磨損和抗化學(xué)腐蝕等性能特點,在我國許多領(lǐng)域中重要粘結(jié)構(gòu)件中都有使用，如陶瓷內(nèi)襯管、熱障陶瓷與金屬焊接件、飛機(jī)火箭導(dǎo)彈等航空航天飛行器中信號控制電路板和尾噴管等等。它們有的不僅在常溫環(huán)境下使用，還經(jīng)常需要在高溫氧化環(huán)境中服役。因此，對于陶瓷粘結(jié)構(gòu)件來說，我們不僅需要考察其在常溫下的界面性能，還需要研究其高溫界面的力學(xué)行為，準(zhǔn)確評價陶瓷材料的界面力學(xué)性能，對于保障整個結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，都具有重要的意義。為測試陶瓷材料的界面粘結(jié)強(qiáng)度，國內(nèi)外許多材料學(xué)家和力學(xué)技術(shù)人員都投入了大量的精力，提出了許多測試的新方法和新技術(shù)。要想準(zhǔn)確測量陶瓷材料界面拉伸粘結(jié)強(qiáng)度和剪切粘結(jié)強(qiáng)度，需要滿足一個基本的條件，那就是在界面處一定要產(chǎn)生均勻的拉應(yīng)力或剪應(yīng)力，避免在界面處產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。“十字交叉法”是一種既可以測試界面拉伸粘結(jié)強(qiáng)度、又可以測試界面剪切粘結(jié)強(qiáng)度的簡便方法，其基本原理是通過一個簡單的單向壓縮載荷在兩種或同種固體材料的十字粘結(jié)試樣粘結(jié)面上產(chǎn)生均勻拉伸應(yīng)力或剪切應(yīng)力，通過開裂時的應(yīng)力確定界面拉伸粘結(jié)強(qiáng)度或剪切粘結(jié)強(qiáng)度。這種方法對于測試陶瓷等脆性材料的界面粘結(jié)強(qiáng)度具有很大的優(yōu)越性，斷面100%發(fā)生在界面，有解析公式，計算簡單。采用同一規(guī)格的樣品，可同時測量界面拉伸粘結(jié)強(qiáng)度和剪切粘結(jié)強(qiáng)度。陶瓷材料最大的優(yōu)點就在于其具有良好的高溫力學(xué)性能，測量陶瓷材料高溫界面力學(xué)性能對于保障陶瓷材料及構(gòu)件在高溫環(huán)境下的應(yīng)用安全至關(guān)重要。“十字交叉法”測量陶瓷材料室溫界面粘結(jié)強(qiáng)度取得了非常良好的效果，將其應(yīng)用在高溫環(huán)境下評價高溫界面粘結(jié)力學(xué)性能是一種切實可行的方法。但是在高溫環(huán)境下測量陶瓷材料高溫界面粘結(jié)強(qiáng)度，與室溫界面粘結(jié)強(qiáng)度還是存在明顯的差別，其中一點是，在高溫環(huán)境下，夾持試樣的夾具是必須具有耐高溫抗氧化的陶瓷材料。因此，為了避免夾具與樣品之間相互反應(yīng)和避免在界面處產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，對夾具的設(shè)計和選材都有著嚴(yán)格的要求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
因此，本技術(shù)目的是提供一種陶瓷材料高溫界面粘結(jié)強(qiáng)度測試裝置。該裝置解決了 1500度以下高溫有氧、真空或惰性氣體保護(hù)環(huán)境下陶瓷材料界面粘結(jié)拉伸強(qiáng)度及剪切強(qiáng)度的檢測，可避免彎曲應(yīng)力的不利影響，在陶瓷材料界面處產(chǎn)生均勻的拉伸應(yīng)力或剪切應(yīng)力。為實現(xiàn)本技術(shù)目的，采取以下技術(shù)方案一種陶瓷材料高溫界面粘結(jié)強(qiáng)度測試裝置，為測試十字形試樣高溫界面拉伸粘結(jié)強(qiáng)度和剪切粘結(jié)強(qiáng)度而設(shè)置，其特征在于它包括一下支撐棒，一底盤，兩墊塊，一上壓頭，一上壓棒，均采用耐高溫陶瓷材料。下支撐棒插設(shè)在所述底盤的底部；底盤是一上、下表面平行的平臺，且在平臺的底部開設(shè)有一盲孔與 所述下支撐棒相配合，在平臺的上部設(shè)置有一卡槽；兩墊塊卡設(shè)在所述底盤的卡槽中，且兩墊塊之間留有裝入十字形試樣中一試樣條的間隙；上壓頭是一頂部具有光滑弧形收縮頭，底部水平且開設(shè)有豁口的塊狀結(jié)構(gòu)，豁口寬度大于十字形試樣中一試樣條的寬度；上壓棒獨立設(shè)置，具有壓設(shè)上壓頭的施力部分。所述下支撐棒和上壓棒均可為一螺栓狀的結(jié)構(gòu)。所述底盤上的盲孔、卡槽與平臺表面垂直，卡槽的水平面與平臺的水平面平行。且盲孔和卡槽較佳地是設(shè)置在平臺的中心位置。所述卡槽是在平臺上直接挖設(shè)而成，或是在平臺兩側(cè)另加設(shè)兩塊墊片而圍成都可以。所述兩墊塊之間的間隙寬度應(yīng)保證當(dāng)試樣條放入后，臨近的墊塊與試樣條邊緣之間的縫隙在O. I O. 5mm之間，保證試樣與夾具之間無摩擦。所述上壓頭的光滑弧形頂點應(yīng)處在上壓頭結(jié)構(gòu)的中軸線上。進(jìn)行拉伸粘結(jié)強(qiáng)度測試時，所述十字形試樣中一試樣條水平置于兩墊塊之間，另一試樣條被兩墊塊支撐住；進(jìn)行剪切粘結(jié)強(qiáng)度測試時，所述十字形試樣中一試樣條豎直置于兩墊塊之間，另一試樣條被一墊塊支撐住，上加載棒直接加載。所述耐高溫陶瓷材料為SiC，Si3N4, Al2O3等陶瓷材料。最為常用的是SiC陶瓷。本技術(shù)由于采取以上技術(shù)方案具有以下優(yōu)點1、由于耐高溫陶瓷材料極難加工，本技術(shù)利用模塊化組合的思想，將結(jié)構(gòu)復(fù)雜的構(gòu)件分解成多個相對容易加工的部件，然后將這些獨立的部件組合成所需要的一套夾具，這種設(shè)計減少了耐高溫陶瓷材料的加工難度，尤其是在加工底盤上的卡槽時，采用摳槽或貼片的方法解決其難加工的難題，加工得到的夾具經(jīng)濟(jì)實用，可節(jié)省大量的試驗經(jīng)費。2、本技術(shù)全部采用耐高溫陶瓷材料，如SiC陶瓷，耐熱溫度高，溫度范圍可為常溫 1500度，高溫時承載能力強(qiáng)，且不易變形。3、此裝置延用十字交叉法，在上壓棒和下支撐棒上施加壓縮載荷，通過墊塊和上壓頭轉(zhuǎn)換傳遞到試樣界面上產(chǎn)生拉伸應(yīng)力或剪切應(yīng)力。下支撐棒和底盤分開設(shè)置是為了加工的方便；墊塊與底盤分開設(shè)置是為了更好的適應(yīng)試樣的尺寸。4、本技術(shù)解決了 1500度以下高溫有氧、真空或惰性氣體保護(hù)環(huán)境下陶瓷材料界面粘結(jié)強(qiáng)度的檢測，組合式的裝配模式，操作簡單實用，在界面處可產(chǎn)生均勻的拉伸應(yīng)力或剪切應(yīng)力，可避免界面彎曲應(yīng)力的不利影響。這種裝置用于測試陶瓷材料高溫界面粘結(jié)強(qiáng)度，具有重要的實用價值和市場推廣意義。附圖說明圖la、lb分別為本技術(shù)裝置下支撐棒的主視圖和俯視圖。圖2a、2b、2c分別為本技術(shù)裝置底盤的主視圖、俯視圖、側(cè)視圖。圖3為本技術(shù)裝置墊塊的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖4a、4b分別為本技術(shù)裝置上壓頭的主視圖和側(cè)視圖。圖5a、5b分別為本技術(shù)裝置上壓棒的主視圖和俯視圖。圖6為本技術(shù)裝置各部件與試樣裝配組合后的示意圖。·圖7a、7b分別為應(yīng)用本技術(shù)裝置測試界面拉伸強(qiáng)度示意圖，圖7a為主視圖，圖7b為俯視圖。圖8a、8b分別為應(yīng)用本技術(shù)裝置測試界面剪切強(qiáng)度示意圖，圖8a為主視圖，圖8b為俯視圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)說明本技術(shù)。本技術(shù)主要是基于“十字交叉法”的原理，為測試陶瓷材料在高溫情況下的界面粘結(jié)強(qiáng)度而實施的，主要包括界面拉伸粘結(jié)強(qiáng)度和剪切粘結(jié)強(qiáng)度的測試。因此，本技術(shù)基于模塊化組合的思想，將復(fù)雜結(jié)構(gòu)的陶瓷材料界面粘結(jié)強(qiáng)度實驗裝置分解多個獨立的相對簡單的部件，然后再組合起來應(yīng)用。具體來說是本技術(shù)設(shè)置了如下一些部件，包括一下支撐棒I，一底盤2,兩墊塊3、4, 一上壓頭5, —上壓棒6,它們都是米用耐高溫陶瓷材料制成，如SiC陶瓷，獨立加工，通過配合或組裝的方式成為一套完整的試驗裝置，完成試驗。試驗中使用的試樣7，是由兩個長條形的試樣條通過十字本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種陶瓷材料高溫界面粘結(jié)強(qiáng)度測試裝置，為測試十字交叉試樣高溫界面拉伸粘結(jié)強(qiáng)度和剪切粘結(jié)強(qiáng)度而設(shè)置，其特征在于：它包括一下支撐棒，一底盤，兩墊塊，一上壓頭，一上壓棒，均采用耐高溫陶瓷材料；所述下支撐棒插設(shè)在所述底盤的底部；所述底盤是一上、下表面平行的平臺，且在平臺的底部開設(shè)有一盲孔與所述下支撐棒相配合，在平臺的上部設(shè)置有一卡槽；所述兩墊塊卡設(shè)在所述底盤的卡槽中，且兩墊塊之間留有裝入十字形試樣中一試樣條的間隙；所述上壓頭是一頂部具有光滑弧形收縮頭，底部水平且開設(shè)有豁口的塊狀結(jié)構(gòu)，所述豁口寬度大于十字形試樣中一試樣條的寬度；所述上壓棒獨立設(shè)置，具有壓設(shè)所述上壓頭的施力部分。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種陶瓷材料高溫界面粘結(jié)強(qiáng)度測試裝置，為測試十字交叉試樣高溫界面拉伸粘結(jié)強(qiáng)度和剪切粘結(jié)強(qiáng)度而設(shè)置，其特征在于它包括一下支撐棒，一底盤，兩墊塊，一上壓頭，一上壓棒，均采用耐高溫陶瓷材料； 所述下支撐棒插設(shè)在所述底盤的底部； 所述底盤是一上、下表面平行的平臺，且在平臺的底部開設(shè)有一盲孔與所述下支撐棒相配合，在平臺的上部設(shè)置有一卡槽； 所述兩墊塊卡設(shè)在所述底盤的卡槽中，且兩墊塊之間留有裝入十字形試樣中一試樣條的間隙； 所述上壓頭是一頂部具有光滑弧形收縮頭，底部水平且開設(shè)有豁口的塊狀結(jié)構(gòu)，所述豁口寬度大于十字形試樣中一試樣條的寬度； 所述上壓棒獨立設(shè)置，具有壓設(shè)所述上壓頭的施力部分。2.如權(quán)利要求I所述的一種陶瓷材料高溫界面粘結(jié)強(qiáng)度測試裝置，其特征在于所述下支撐棒和上壓棒均為一光滑螺栓狀的結(jié)構(gòu)。3.如權(quán)利要求I所述的一種陶瓷材料高溫界面粘結(jié)強(qiáng)度測試裝置，其特征在于所述底盤上的盲孔、卡槽與平臺表面垂直，卡槽的水平面與平臺的水平面平行。4.如權(quán)利要求I或3所述的一種陶瓷材料高溫界面粘結(jié)強(qiáng)度測試裝置，其特征在于所述盲孔和卡...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：包亦望，萬德田，田遠(yuǎn)，邱巖，劉小根，陳璐，
申請(專利權(quán))人：中國建材檢驗認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：