1.一种金属覆层界面结合强度测量装置,其特征在于:包括压盘(1)、定位杆(2)、试样(3)、卡盘支撑座(4);所示试样(3)包括金属覆层(301)、基体(302)、基体试块(303),基体(302)中心设有通孔(306),通孔(306)两端设有同轴双沉头装配孔,同轴双沉头装配孔包括位于基体(302)上端面的上端沉头孔(304)和位于基体(302)下端面的下端沉头孔(305);基体试块(303)由同心的上段圆柱体和下段圆柱体组成,上段圆柱体插入通孔(306)内,下段圆柱体插入下端沉头孔(305),下段圆柱体和基体(302)的下端面重合,金属覆层(301)熔覆于下段圆柱体和基体(302)的下端面,并且金属覆层(301)外缘位于基体(302)的下端面边缘内侧,将金属覆层(301)置于卡盘支撑座(4)的卡盘内腔,并通过卡盘支撑座(4)支撑基体(302),上段圆柱体上端与定位杆(2)的下端螺纹连接,定位杆(2)的上方设有压盘(1),压盘(1)的上端与万能试验机相连。
2.根据权利要求1所述的一种金属覆层界面结合强度测量装置,其特征在于:所述金属覆层(301)呈圆柱形,金属覆层(301)与基体试块(303)的圆柱轴心重合;所述卡盘支撑座(4)包括卡盘(402),在卡盘(402)的上端面设有四个位置可调的卡爪(401),卡爪(401)上表面与基体(302)的下端面贴合,卡爪(401)前端设有弧形槽口,通过四个卡爪(401)前端的弧形槽口组成可容纳金属覆层(301)的卡盘内腔。
3.一种金属覆层界面结合强度测量方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤1、制备基体(302),在基体(302)中心加工通孔(306),在通孔(306)两端加工同轴双沉头装配孔,同轴双沉头装配孔包括位于基体(302)上端面的上端沉头孔(304)和位于基体(302)下端面的下端沉头孔(305);
步骤2、制备基体试块(303),基体试块(303)由同心的上段圆柱体和下段圆柱体组成,上段圆柱体外径与通孔(306)相匹配,下段圆柱体外径与下端沉头孔(305)相匹配,在上段圆柱体的上端加工出螺纹孔;
步骤3、将基体试块(303)的上段圆柱体插入基体(302)的圆形通孔中,下段圆柱体插入下端沉头孔(305),并保证下段圆柱体和基体(302)的下端面重合,将调平螺栓(5)安装在上段圆柱体上端的螺纹孔内,使基体(302)和基体试块(303)相对固定,对下段圆柱体和基体(302)的下端面进行磨床打磨,去除表面杂质;
步骤4、通过激光熔覆及堆焊法在下段圆柱体和基体(302)的下端面熔覆金属覆层(301),熔覆结束后,下段圆柱体和基体(302)通过金属覆层(301)固定在一起;
步骤5、卸下调平螺栓(5),安装定位杆,将定位杆(2)的下端与基体试块(303)的上段圆柱体上端螺纹连接,将金属覆层(301)加工成与基体试块(303)同心的圆柱形,并保证金属覆层(301)外圆位于基体(302)的下端面边缘内侧;
步骤6、调节卡盘支撑座(4)的四个卡爪(401)的位置,将金属覆层(301)放入四个卡爪(401)围成的卡盘空腔,卡爪(401)上表面与基体(302)的下端面贴合;
步骤7、在定位杆(2)上方安装压盘(1),将压盘(1)与万能试验机相连;
步骤8、启动万能试验机对压盘(1)施加压力进行推离实验,通过万能试验机传感器得到应力-应变曲线,记录金属覆层(301)脱离基体(302)时的压力,采用δ=F/A,测得试样(3)的金属覆层界面结合强度;其中,δ为金属覆层界面结合强度,F为所金属覆层(301)脱离基体(302)时压力的大小,A为金属覆层(301)的上端与基体(302)的下端面的接触面积;
步骤9、按照步骤1至8的方式,再重复测量多个试样(3),对所有试样(3)的金属覆层界面结合强度测量结果取平均值。
4.根据权利要求4所示的一种金属覆层界面结合强度测量方法,其特征在于:
步骤1中:通孔(304)直径为18mm,上端沉头孔(304)直径为26mm、深度为6mm,下端沉头孔(305)直径为22mm、深度为1mm;
步骤2中:上段圆柱体直径为18mm、高度为13mm,下段圆柱体直径为22mm、高度为1mm,螺纹孔直径为8mm、深度为6mm;
步骤5中:金属覆层(301)的直径为24mm。