专利名称：一种测试固体材料的粘接强度的方法
技术领域：
本发明涉及一种粘接强度的测试技术，具体地说是一种测试固体材料的粘接强度的方法。
背景技术：
陶瓷与金属之间，陶瓷与陶瓷之间通过物理或化学的方法相连接，对于材料保护，抗高温，抗腐蚀，耐磨损等工程应用具有重要的意义。因此是最近材料与工程研究中的一个热门课题。但是粘接强度的测试一直存在许多问题，例如，长短棒平行粘接后三点弯曲法测粘接强度(已经建立了国际标准)，作为长棒的弯曲梁必须是延性的金属，不能是脆性的陶瓷。四点弯曲法在我国广泛用于测试横截面对接的弯曲试样，但断裂常常不是发生在界面。另外，这些方法都是测到弯曲强度，不能得到拉伸强度和剪切强度，而拉伸和剪切强度是衡量两种材料粘接好坏的重要指标。用双切口试样虽然可以测试界面剪切强度，但是试样制备较麻烦，试验的影响因素也很多。因此，工程人员和科研人员一直都在寻求一种能够简易测试固体材料的拉伸和剪切粘接强度的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测试固体材料的粘接强度的方法，它可以同时测得固体材料之间的拉伸和剪切粘接强度，包括陶瓷与陶瓷之间的粘接，陶瓷与金属之间的粘接，以及各种高强胶的粘接强度评价。
本发明的技术方案是通过一个简单的单向压缩载荷在两种或同种固体材料的十字粘接试样粘接面上产生均匀拉伸应力或剪切应力，通过开裂时的应力确定界面拉伸强度或剪切强度；所述界面的拉伸强度测试具体操作可以为1)试样制备将两种需要粘接的材料先切成方截面短棒，采用十字交叉粘接做成十字试样；2)将粘接试样中的一根水平悬吊在金属制成的夹具中，另一根试样横跨夹具两边，使其被夹具两边托住，施力于水平悬吊在夹具槽中的一根试样，采用普通材料实验机进行压缩实验，使界面产生拉伸应力，即可测得拉伸粘接强度；所述界面的剪切强度测试具体操作可以为1)试样制备将两种需要粘接的材料先切成方截面短棒，采用十字交叉粘接做成十字试样；2)将粘接后试样中的一根竖直插入金属作成的夹具槽中，另一根横棒则被夹具的一边托住，施力于竖插入夹具的一根试样上，让其受压使其粘接界面产生剪应力，从而可以测试开裂时的剪切强度。
本发明的有益效果是1.本发明解决了过去无法测得脆性材料的拉伸粘接强度的问题。
2.本发明用简单的方法同时得到拉伸粘接强度和剪切粘接强度，无须改变试样形状和夹具。
3.本发明试样夹具的制备简单易行，可操作性强。
4.本发明既可以测试金属与金属的粘接强度，也可以测试陶瓷与金属、陶瓷与陶瓷的粘接强度。强度计算简单明了，无须建立力学模型和众多的假设前提。
图1-1为本发明一个实施例用十字粘接试样进行拉伸强度测试的正视图。
图1-2为本发明一个实施例用十字粘接试样进行拉伸强度测试的侧视图。
图1-3为本发明一个实施例用十字粘接试样进行拉伸强度测试的俯视图。
图1-4为本发明一个实施例用十字粘接试样结构示意图。
图2-1为本发明另一个实施例用十字粘接试样进行剪切强度测试的正视图。
图2-2为本发明另一个实施例用十字粘接试样进行剪切强度测试的侧视图。
图2-3为本发明另一个实施例用十字粘接试样进行剪切强度测试的俯视图。
图2-4为本发明另一个实施例用十字粘接试样结构示意图。
图3为本发明实施例1测试的四种不同的粘接界面的拉伸和剪切强度。其中四种不同的粘接为Ti3SiC2陶瓷与Ti3SiC2陶瓷(1200℃或1300℃高温下氧化连接，经渗透产生化学反应的结果)、Ti3SiC2陶瓷和Al2O3陶瓷(1200℃高温下氧化连接，经渗透产生化学反应的结果)、不锈钢与不锈钢(用502胶粘连)。
图4为本发明一个实施例粘接强度测试后的断面形貌。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1如图1-1～1-4、3、4所示，将Ti3SiC2陶瓷和Al2O3陶瓷切成20×4×4的小棒，将Ti3SiC2与Al2O3小棒十字交叉摆放在高温炉里，通过在1200℃或1300℃氧化气氛中放置几小时，使其相互产生氧化和扩散粘接。降温后用本发明方法测试界面的拉伸强度通过一个简单的单向压缩载荷在两种或同种固体材料的十字粘接试样粘接面上产生均匀拉伸应力或剪切应力，通过开裂时的应力确定界面拉伸强度或剪切强度。
拉伸强度测试具体操作为1)试样制备将两种需要粘接的材料先切成方截面短棒，采用十字交叉粘接做成十字试样；2)将粘接试样中的一根水平悬吊在钢制成的夹具2中，另一根试样横跨夹具2两边，使其被夹具2两边托住，施力于水平悬吊在夹具2槽中的一根试样，即把一对称压头1放在悬棒上方，跨置于横跨夹具2两边的一根棒上方，采用普通材料实验机进行压缩实验，让受压使界面产生拉伸应力；3)以粘接界面为测试点，即可测得拉伸粘接强度(具体如图1-1～1-4所示)；拉伸强度的测试结果如图3所示，图4显示了Ti3SiC2之间的连接在实验后的断面形貌。
实施例2与实施例1不同之处在于本发明方法测试界面的剪切强度，如图2-1～2-4、3、4所示，将Ti3SiC2与Ti3SiC2小棒十字交叉摆放在高温炉里，通过在1200℃或1300℃氧化气氛中放置几小时，使其相互产生氧化和扩散粘接。具体操作为1)试样制备将两种需要粘接的材料先切成方截面短棒，采用十字交叉粘接做成十字试样；2)将粘接后试样中的一根竖直插入钢制作成的夹具2槽中，与之垂直的横棒被夹具2的一边托住，施力于竖插入夹具2的一根试样上，让其受压使粘接界面产生剪应力；3)测试开裂时的剪切强度(具体如图2-1～2-4所示)，测试结果如图3所示。
实施例3与实施例1和2不同之处在于如图3所示，用502胶将类似尺寸的不锈钢小棒粘接后进行同样的测试方式，分别得到502胶的拉伸强度和剪切强度。
权利要求
1.一种测试固体材料的粘接强度的方法，其特征在于通过一个简单的单向压缩载荷在两种或同种固体材料的十字粘接试样粘接面上产生均匀拉伸应力或剪切应力，通过开裂时的应力确定界面拉伸强度或剪切强度。
2.按照权利要求1所述测试固体材料的粘接强度的方法，其特征在于所述界面的拉伸强度测试具体操作可以为1)试样制备将两种需要粘接的材料先切成方截面短棒，采用十字交叉粘接做成十字试样；2)将粘接试样中的一根水平悬吊在金属制成的夹具中，另一根试样横跨夹具两边，使其被夹具两边托住，施力于水平悬吊在夹具槽中的一根试样，采用普通材料实验机进行压缩实验，使界面产生拉伸应力，即可测得拉伸粘接强度。
3.按照权利要求1所述测试固体材料的粘接强度的方法，其特征在于所述界面的剪切强度测试具体操作可以为1)试样制备将两种需要粘接的材料先切成方截面短棒，采用十字交叉粘接做成十字试样；2)将粘接后试样中的一根竖直插入金属作成的夹具槽中，另一根横棒则被夹具的一边托住，施力于竖插入夹具的一根试样上，让其受压使其粘接界面产生剪应力，从而可以测试开裂时的剪切强度。
全文摘要
本发明涉及一种粘接强度的测试技术，具体地说是一种测试固体材料的粘接强度的方法。它通过一个简单的单向压缩载荷在两种或同种固体材料的十字粘接试样粘接面上产生均匀拉伸应力或剪切应力，通过开裂时的应力确定界面拉伸强度或剪切强度。本发明可以同时测得固体材料之间的拉伸和剪切粘接强度，包括陶瓷与陶瓷之间的粘接，陶瓷与金属之间的粘接，以及各种高强胶的粘接强度评价。
文档编号G01N3/08GK1512161SQ0215887
公开日2004年7月14日 申请日期2002年12月28日 优先权日2002年12月28日
发明者包亦望, 周延春 申请人:中国科学院金属研究所