本发明专利技术提供一种超薄Ti/Al两层梯度材料抗拉强度的测试方法。所述测试方法，包括；步骤一设计原始试样，并制备原始试样，同时记录原始试样各层的厚度以及制备工艺；等比例放大原始试样各层的厚度，在原始试样相同的制备条件下，得到系列放大试样；步骤二测试系列放大试样的抗拉强度，并对测试结果进行拟合，得出拟合方程；得出拟合方程后，根据原始试样的厚度，计算得出原始试样的抗拉强度。本发明专利技术综合考虑到了焊接条件以及超薄样品测试的难度，通过优化放大试样条件，首次实现了超薄材料力学性能的科学检测。
【技术实现步骤摘要】
一种超薄Ti/Al两层密度梯度材料力学性能评价方法
：本专利技术涉及一种超薄Ti/Al两层密度梯度材料抗拉强度的评价方法，这种方法能够考核超薄Ti/Al两层梯度材料包括界面结合强度和基体强度在内的整体抗拉强度。
技术介绍
：密度梯度材料是一种由不同性能的材料在组成和结构上沿厚度或直径方向呈连续变化的新型复合材料。从材料的组合方式来看，梯度材料可分为金属/合金，金属/非金属，金属/陶瓷等多种组合方式。随着现代科技的快速发展，智能制造成为发展的方向，高质量、多功能的材料被航空航天等行业所青睐。在实用材料中，鉴于梯度材料的特点，其用途已不局限于宇航工业上，而已扩大到核能源、电子、化学、生物医学工程等领域。然而，对梯度材料性能评价，目前国内外尚没有统一的标准，由于使用目的、使用环境、制备方法等的不同，可能有不同的评价方法。目前采用扩散焊接方法制备的多层梯度材料其力学性能评价还没有统一的标准，且评价方法较少。同时,扩散焊接方法制备的多层梯度材料力学性能评价体系中，研究者们普遍使用的力学性能评价方法是剪切强度和截面显微硬度。剪切强度测试样如图1所示为搭边剪切测试，该方法只能反映出多层梯度材料中相邻两种材料复合在一起产生的界面的界面结合强度，而不能反映多层梯度材料整体的抗拉强度。显微硬度测试属于材料局部微观性能分析，其受材料局部缺陷影响较大，所以对多层梯度材料整体力学性能评价的可靠性较低。
技术实现思路
：针对现有多层密度梯度材料力学性能评价方法存在的不足，本专利技术首次提出通过等比例放大原始试样各层厚度制备出系列放大试样；然后分别测量各放大试样的抗拉强度，接着对测试结果进行拟合，得到拟合函数，最后在拟合函数上，根据原始试样的厚度，得出原始试样的抗拉强度。本专利技术一种超薄Ti/Al两层密度梯度材料力学性能评价方法；包括下述步骤；步骤一设计原始试样，并制备原始试样，同时记录原始试样各层的厚度以及制备工艺；等比例放大原始试样各层的厚度，在原始试样相同的制备条件下，得到系列放大试样；步骤二测试系列放大试样的抗拉强度，并对测试结果进行拟合，得出拟合方程；得出拟合方程后，根据原始试样的厚度，计算得出原始试样的抗拉强度。为确保拟合方程的误差最小，从以下两方面来进行：一是再一定的放大比例下缩小放大比例之间的数值，即增加放大比例数；二是对同一放大比例进行重复多次试验，考察实验结果的重复性，以此确保试验误差最小。本专利技术一种超薄Ti/Al两层密度梯度材料力学性能评价方法；所述等比例放大原始试样各层厚度制备出系列放大试样中，放大比例至少包括5个不同的放大比例。从理论上来说，放大比例的组数越多，对于拟合以及实验的精准性越有帮助。作为优选方案，所述等比例放大原始试样各层厚度制备出系列放大试样中；放大比例在1.5-2.5范围内的放大试样个数至少大于等于5；同时任意两个放大试样的放大比例不相等。这样操作的目的在于提升实验结果的精准性。同时由于当放大比例小于1.5时，其所得产品的测试结果存在的误差较大，如果将其考虑进来，会严重影响后续结果的精准性。本专利技术一种超薄Ti/Al两层密度梯度材料力学性能评价方法；原始试样中，任意一层的厚度小于等于0.4mm、优选为小于等于0.3mm。本专利技术一种超薄Ti/Al两层密度梯度材料力学性能评价方法；原始试样的总厚度小于等于0.8mm、优选为；总厚度小于等于0.6mm。本专利技术一种超薄Ti/Al两层密度梯度材料力学性能评价方法；所述原始试样包括Ti、Al任意比例厚度的两层梯度材料。本专利技术一种超薄Ti/Al两层密度梯度材料力学性能评价方法；放大试样中，最薄一个试样的厚度大于等于0.65mm。否则所测数据失真。本专利技术一种超薄Ti/Al两层密度梯度材料力学性能评价方法；当原始试样为超薄Ti/Al两层梯度材料；由于原始试样较薄，所以无法直接测试其整体抗拉强度，通过等比例放大后，测试个放大试样的抗拉强度。当Ti层厚度为0.1-0.3mm、且Al层厚度为0.1-0.4mm；拟合后，得到的拟合方程为：其中σTi表示均质材料Ti的抗拉强度、单位为MPa；hTi表示Ti/Al两层梯度材料中Ti层的厚度，单位为mm，C为常数；C表示Ti/Al两层梯度材料等比例放大至少6倍，且放大样总厚度大于等于3mm之后抗拉强度所趋近的常数，x表示等比例放大的倍数，y表示对应放大倍数下Ti/Al两层梯度材料的整体抗拉强度，其单位为MPa。本专利技术一种多层密度梯度材料力学性能评价方法；原始试样为Ti/Al两层梯度材料；且其原始试样的制备方法为；首先将一定厚度的钛板和一定厚度的铝板采用线切割机切成Φ40mm的板材，随后用砂纸将钛板和铝板磨至所需厚度，再用不同目数的砂纸由低到高对板材磨面进行打磨并抛光，然后用丙酮超声清洗5分钟以去掉抛光面的油污，待抛光面清洗完后吹干，并将钛板的抛光面和铝板的抛光面相贴叠在一起放入内径为Φ40mm的石墨模具内，随后连同模具一起放入真空热压炉中进行扩散焊接。焊接的具体条件根据实际需求进行设计和调整。如焊接温度为620～640℃、优选为635℃，保温时间120-240min、优选为3h，真空度为1*10-3～3*10-2Pa，压力为6-12MPa、优选为8MPa，随后随炉冷却。所得原始试样的力学性能较为优选。在实际工程应用时，为了保证材料的质量；一般采用上述焊接条件尤其是上述优选的焊接条件进行焊接。以及后续的评估。此时C的取值为620。原理和优势本专利技术首次尝试了通过等比例放大的方式来测试待测超薄多层梯度材料的方案，填补了本领域的技术空白。首次测量出了超薄多层梯度材料的抗拉强度。本专利技术为超薄多层梯度材料提供了一种全新的测试方法；利用本专利技术，能够保证测试得到多层梯度材料的整体抗拉强度数据，并能最大限度反映多层梯度材料真实的力学性能。本专利技术按超薄多层梯度材料厚度方向进行等比例放大，从而制备出一系列等比例厚度的试样，并对其进行抗拉强度测试，然后对测试结果数值进行分析拟合得出比例系数，最后换算出放大前密度梯度材料的抗拉强度。这样能够避免由于原密度梯度材料厚度较薄以及异种材料性能差异大而无法准确测试其抗拉强度，从而保证了多层密度梯度材料抗拉强度测试结果的准确性。本专利技术所设计的超薄Ti/Al两层梯度材料的测试方法；所用设备为现有检测设备，这大大节约了检测成本。附图说明：下面借助于在附图中示出的实施例对本专利技术进行详细解释：图1现有方法中测量多层梯度材料剪切强度试样图；图2两层梯度材料制备过程简图；图3对单一材料待焊表面进行打磨、抛光后的样品实物图；图4通过扩散焊接制备的等比例放大后的Ti/Al两层梯度样品实物图；图5Ti/Al两层梯度材料拉伸试样实物图；图6Ti/Al两层梯度材料拉伸试样经万能材料试验机拉断后宏观图；图7实施例1中等比例厚度Ti/Al两层梯度材料抗拉强度曲线图；具体实施方式：下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。实施例1：Ti/Al(厚度为0.3mm/0.2mm)两层梯度材料抗拉强度测试按图2所示过程制备Ti/Al两层梯度材料：首先加工出直径Φ40mm的一系列不同厚度的钛板(厚度分别为0.45mm、0.48mm、0.51mm、0.54mm、0.57mm、0.6mm，0.9mm，1.2mm，1.5mm，1.8mm，2.1mm)和铝板(本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超薄Ti/Al两层密度梯度材料力学性能评价方法；其特征在于：包括下述步骤；步骤一设计原始试样，并制备原始试样，同时记录原始试样各层的厚度以及制备工艺；等比例放大原始试样各层的厚度，在原始试样相同的制备条件下，得到系列放大试样；步骤二测试系列放大试样的抗拉强度，并对测试结果进行拟合，得出拟合方程；得出拟合方程后，根据原始试样的厚度，计算得出原始试样的抗拉强度。
【技术特征摘要】
1.一种超薄Ti/Al两层密度梯度材料力学性能评价方法；其特征在于：包括下述步骤；步骤一设计原始试样，并制备原始试样，同时记录原始试样各层的厚度以及制备工艺；等比例放大原始试样各层的厚度，在原始试样相同的制备条件下，得到系列放大试样；步骤二测试系列放大试样的抗拉强度，并对测试结果进行拟合，得出拟合方程；得出拟合方程后，根据原始试样的厚度，计算得出原始试样的抗拉强度。2.根据权利要求1所述的一种超薄Ti/Al两层密度梯度材料力学性能评价方法；其特征在于：所述等比例放大原始试样各层厚度制备出系列放大试样中，放大比例至少包括5个不同的放大比例。3.根据权利要求1所述的一种超薄Ti/Al两层密度梯度材料力学性能评价方法；其特征在于：所述等比例放大原始试样各层厚度制备出系列放大试样中；放大比例在1.5-2.5范围内的放大试样个数至少大于等于5；同时任意两个放大试样的放大比例不相等。4.根据权利要求1所述的一种超薄Ti/Al两层密度梯度材料力学性能评价方法；其特征在于：原始试样中，任意一层的厚度小于等于0.4mm、优选为小于等于0.3mm。5.根据权利要求1所述的一种超薄Ti/Al两层密度梯度材料力学性能评价方法；其特征在于：原始试样的总厚度小于等于0.8mm。6.根据权利要求1所述的一种超薄Ti/Al两层密度梯度材料力学性能评价方法；其特征在于：原始试样的总厚度小于等于0.6mm。7.根据权利要求1所述的一种超薄Ti/Al两层密度梯度材料力学性能评价方法；其特征在于：放大...
【专利技术属性】
技术研发人员：马运柱，王涛，刘文胜，刘超，刘阳，伍镭，颜焕元，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43
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