GBT31541-2015 精细陶瓷界面拉伸和剪切粘结强度试验方法 十字交叉法
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界面剪切粘结强度试验中十字交叉试样负载、支撑面和
自动记录载荷与位移或测试时间的关 采用模拟图表记录仪或者使用数据采集体系。 输出系统在内的记录系统的精度应 备的采样频率不低于10Hz,响应频率应不低于5C
使用符合ISO3611:2010规定的分辨率为0.01mm的量具。测量试样尺寸,也可以采用精度 0.01mm的测量仪器。
试验夹具如图3所示。压头顶端应加工成双向圆弧状,从而在加载过程中在压头顶部实现点 形式,避免在试样上产生不均匀的压应力,如图3a)所示。也可采用将轴承球镶嵌在一个矩形压头 心,如图3b)所示。选用合适并且跨度可调(凹槽宽度)的支撑夹具,可以让十字交叉试样能自由 人夹具中,并且光滑接触,如图3c)所示。在整个加载过程中,夹具应保持弹性状态。采用淬火后
料,其弹性模量应高于200GPa消防安全,硬度高于3GPa
GB/T31541—2015/ISO13124.201
a)界面拉伸粘结强度试验中加载用的弧形上压头
b)拉伸粘结强度试验中加载用的球形上压头 图3试验夹具示意图
)拉伸和剪切粘结强度试验中的支撑装置
上压头仅用在拉伸粘结强度试验,不用于剪切界面粘结强度试验。计算界面拉伸粘结强度时,应考 虑上压头本身的重量。 为避免在界面产生不均匀的拉应力,试样宽度应与上压头宽度保持一致,即6=b3。 支撑夹具上下平面的平行度偏差不超过0.01mm,夹具上表面应平整光滑。 当把十字式交叉试样插入试验夹具中时,如图5和图6所示,应保持试样插人部分与支撑夹具内表 面光滑接触,在移动过程中避免产生摩擦。 压头的厚度应稍小于压槽宽度,压头的压槽深度应略大于试样厚度。即:b
上压头仅用在拉伸粘结强度试验,不用于剪切界面粘结强度试验。计算界面拉伸粘结强度时,应考 慧上压头本身的重量。 为避免在界面产生不均匀的拉应力,试样宽度应与上压头宽度保持一致,即6=b3。 支撑夹具上下平面的平行度偏差不超过0.01mm,夹具上表面应平整光滑。 当把十字式交叉试样插人试验夹具中时,如图5和图6所示,应保持试样插人部分与支撑夹具内表 面光滑接触,在移动过程中避免产生摩擦。 压头的厚度应稍小于压槽宽度,压头的压槽深度应略大于试样厚度。即:b
粘结前的试样条为具有矩形或正方形截面的条状样品,如图4所示。相邻截面的夹角应在90 以内。表2给出了试样和夹具的推荐尺寸。试样截面为4mmX4mm,长度应大于12mm。相对 的平行度偏差不超过0.015mm。试样不能倒角。
图4矩形截面梁试样示
表2十字交叉试样和夹具的推荐尺寸
制备十字交文试样有多种方法 样的表面应抛光,表面粗糙度Ra不大于3.2um, 然后清洗干净。如测量胶的粘结性能,粘结表面则不需要抛光。每两个条状试样粘结制成十字交叉试 详,如图1所示。根据测量目的选择不同的粘结方法,可以采用任何化学或物理的粘结方法。
测量界面拉伸或剪切粘结强度的平均值,至少10个试样。如果要进行一个粘结强度的统计分析 例如,Weibull统计分析),则至少需要30个试样。30个试样可获得比较可靠的粘结强度Weibull模 数分布参数
8.1试验机和加载速度
采用方能材科试验机进行: 活结强度试验,加载速度为0.5mm/min。试验时间应 空制在10 s~30 s 之内,保证在士字交 太的拉伸强度
在试验前应检查十字交叉粘结试样,两个试样 ,在粘结界面区周围不能有多余的粘连 点。对于在剪切试验中的十字交叉试样,垂直试样的 近界面处贴上软胶带或加工成斜面,斜面 使得上表面与上压头接触点尽量靠近粘结 载过程中产生弯曲应力
8.3界面拉伸粘结强度的测量
测量拉伸粘结强度时,如图5所示在夹具中摆放试样,保证十字交叉试样在放入夹具中无任何摩 擦。上压头的底面粘结一块软胶带,保证压头和试样之间的均匀接触。压头宽度应与试样宽度相同,压 头下表面应与粘结面平行。以某一速率施加载荷直至界面断开,记录断裂时的最大载荷值。
8.4界面剪切粘结强度的测量
测量界面拉伸粘结强度土字交叉试样和夹具的
测量剪切粘结强度时,如图6所示,将试样摆放在夹具中间。在上压头底部固定一块软胶带,保证
8.5十字交叉试样粘结面积的测量
图6测量界面剪切粘结强度士字交叉试样和夹具的示意图
测量并记录试验过程中试验环境的温度和相对湿度
9.1界面拉伸粘结强度的计算
9.1.1界面拉伸粘结强度的计算公式
界面拉伸粘结强度按式(1)计算:
............. .......(1
式中: :界面拉伸粘结强度,单位为兆帕(MPa); P。断裂载荷,单位为牛顿(N); A——拉伸试验中试样粘结面积,单位为平方毫米(mm")。
9.1.2界面拉伸粘结强度的平均值和标准偏差
式中: t第i个试样的界面拉伸粘结强度,单位为兆帕(MPa) 一试样的数量。
9.2界面剪切粘结强度的计算
界面剪切粘结强度按式(4)计算:
式中: 一界面剪切粘结强度,单位为兆帕(MPa); P。——断裂载荷,单位为牛顿(N); A,—剪切试验中试样粘结面积,单位为平方毫米(mm")
9.2.2界面剪切粘结强度的平均值和标准偏差
界面剪切粘结强度的平均值t和标准偏差S分别按式(5)和式(6)计算:
评定标准式中: n ——试样的数量。
试验报告应包含以下信息:
结强度的平均值.和标准偏差S分别按式(2)和立
GB/T31541—2015/ISO13124.2011
硬度标准GB/T31541—2015/IS013124.201
a)所引用标准; b)测试日期、报告编号; c)材料的名称; d)试样的尺寸; e)实验环境温度和湿度; 试样制造工艺说明,如果使用材料加工,报告中需说明试样的表面粗糙度,光洁度等; g) 位移速率或变形率或加载速率; h) 试验次数和有效结果数量; 界面拉伸或剪切粘结强度的有效结果,平均值,标准差; 测试机构名称及地址。
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