本发明属于金属层状复合材料技术领域，特别是涉及测定金属层状复合材料界面平均剥离强度的方法及装置。
背景技术：
金属层状复合材料兼具组元材料的强度、耐腐蚀、导热、导电等良好综合性能，因此被广泛应用于建筑、电力、汽车、航空、化工、炊具和家电等领域。金属层状复合材料界面结合质量的高低直接决定了材料的使用性能和使用寿命，因此有效、定量、准确评价界面结合强度对于该种材料的开发及应用至关重要。
现有技术对金属层状复合材料的界面结合强度的检测一般是采用剪切试验，进而利用试验结果评价其结合强度及效果，但由于试样加工精度及其与模具的配合很难精确控制，而且该方法对界面的平直度要求也较高，因此通过该方法获得的界面结合强度误差较大。另外，由于每个试样的剪切面积都较小，较少的试样很难反应整个界面结合的情况，因此需要大量的试样来对界面结合的稳定性进行评价。通过现有的剥离试验可以有效地评价界面的结合质量，一次剥离的面积较大，结果具有较好的代表性，但剥离试验只能测定界面的结合力，而无法测定界面的结合强度。
因此，现有技术在测定金属层状复合材料的界面结合强度方面有如下缺陷：一、剪切试验需要大量试样，对界面的平直度要求较高，因此比较复杂且浪费材料；二、现有的剥离试验无法测定界面的平均结合强度。
技术实现要素：
本发明的目的是提供测定金属层状复合材料界面剥离强度的方法及装置，以解决现有技术在测定金属层状复合材料的界面结合强度方面，剪切试验需要大量试样，对界面的平直度要求较高，以及现有的剥离试验无法测定界面的结合强度的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供测定金属层状复合材料界面平均剥离强度的方法及装置，所述方法包括如下步骤：
步骤101，准备待测试样，所述试样的宽度为B，所述试样的复层和基体在界面分层，以便于被拉伸试验机所夹持；
步骤102，使用剥离速度v进行剥离试验，并记录t时间内剥离力F的总和ΣF；
步骤103，计算界面平均剥离强度，所述平均界面剥离强度为ΣF/(B×v×t)。
如上所述的测定金属层状复合材料界面平均剥离强度的方法，进一步，其中所述步骤101中的所述试样宽度B为所述试样厚度的5-10倍。
如上所述的测定金属层状复合材料界面平均剥离强度的方法，进一步，其中所述步骤101中使试样的复层和基体在界面分层的切割方式为线切割。
如上所述的测定金属层状复合材料界面平均剥离强度的方法，进一步，其中所述步骤102中每次所述剥离实验所使用的所述剥离速度不相同。
如上所述的测定金属层状复合材料界面平均剥离强度的方法，进一步，其中所述步骤102中每次所述剥离实验的所述剥离速度在0.015-0.5mm/s(毫米每秒)之间。
如上所述的测定金属层状复合材料界面平均剥离强度的装置，进一步，包括：
试样加工设备，所述试样加工设备用于将待测金属层状复合材料界面加工成便于进行剥离试验的试样或制备待测试样，所述试样的复层和基体在界面分层，以便于在试验中进行夹持；
剥离试验设备，所述剥离试验设备用于对所述试样进行剥离实验并记录所述剥离试验中的剥离速度v，以及t时间内剥离力F的总和ΣF；
计算设备，所述计算设备用于计算界面剥离强度。
如上所述的测定金属层状复合材料界面平均剥离强度的装置，进一步，其中所述试样的宽度为厚度的5-10倍。
如上所述的测定金属层状复合材料界面平均剥离强度的装置，进一步，其中所述试样加工设备使试样的复层和基体在界面分层的切割方式为线切割。
如上所述的测定金属层状复合材料界面平均剥离强度的装置，进一步，其中所述剥离试验设备的每次所述剥离实验使用不同的剥离速度。
如上所述的测定金属层状复合材料界面平均剥离强度的装置，进一步，其中所述剥离试验设备每次所述剥离实验所使用的所述剥离速度在0.015-0.5mm/s(毫米每秒)之间。
本发明的有益效果是：
本发明提出的测定金属层状复合材料界面平均剥离强度的方法及装置，通过时间t内的剥离力加总与时间t内剥离的有效面积的比值来计算复合材料界面的平均剥离强度，克服了现有技术在评价金属层状复合材料的界面结合情况方面存在的缺陷：一、剪切试验需要大量试样，对界面的平直度要求较高，因此比较复杂且浪费材料；二、现有的剥离试验无法测定界面的平均结合强度的值(平均剥离强度可视为平均结合强度)。
附图说明
图1为本发明实施例的测定金属层状复合材料界面剥离强度方法的流程图；
图2为本发明实施例的测定金属层状复合材料界面剥离强度装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
下文首先详细阐述本发明测定金属层状复合材料界面平均剥离强度的原理，而后在此基础上阐述本发明测定金属层状复合材料界面平均剥离强度的方法，接着是该方法测定金属层状复合材料界面平均剥离强度的具体实施例，最后是本发明测定金属层状复合材料界面平均剥离强度的装置。
金属层状复合材料界面的瞬时剥离强度其中瞬时剥离面积ΔS＝B·Δl＝B·v·Δt，F为瞬时剥离力，B为剥离试样宽度，Δl为瞬时剥离长度，v为剥离速度，Δt为瞬时剥离时间。那么界面的瞬时剥离强度可表述为但通常无法获得ΔS→0或Δt→0时的σ。然而，可以通过Δt→min来获得界面平均剥离强度，其中min为一个很短的时间间隔，即平均剥离强度其中ΣF为t时间剥离曲线上F的总和。
图1示出了本发明实施例的测定金属层状复合材料界面平均剥离强度方法的流程图。如图1所示，本发明通过轧制方法结合边界条件提出的测定金属层状复合材料界面剥离强度方法包括如下步骤：
步骤101，准备待测试样，所述试样的宽度为B，所述试样的复层和基体在界面分层，以便于被拉伸试验机所夹持；
具体地，把金属层状复合材料加工成宽度B为厚度5-10倍的试样或制备出待测试样，通过线切割使复层和基体在界面分层，以便于被拉伸试验机轻易夹持。
步骤102，使用剥离速度v进行剥离试验，并记录t时间内剥离力F的总和ΣF；
具体地，控制不同的剥离速度进行剥离试验，进行剥离试验的装置为本领域内普通的拉伸试验机，其剥离的速度控制在0.015-0.5mm/s之间，并记录剥离试验中的剥离速度v，以及t时间内剥离力F的总和ΣF。
步骤103，计算界面平均剥离强度，所述平均界面剥离强度为ΣF/(B×v×t)。
具体地，通过剥离速度v(mm/s)计算出t时间内的有效剥离面积为B×v×t；对该单位时间内的剥离力F进行加总得到ΣF，通过ΣF与有效剥离面积B×v×t的比值计算出界面剥离强度。
以下通过实施例1来具体说明本发明所提出的测定金属层状复合材料界面剥离强度方法。
实施例1
步骤101，准备待测试样；
试验选用的材料厚度为0.23mm的4A60铝合金与厚度为4mm的08Al钢板，其宽度为460mm。轧制复合前对4A60铝合金、08Al钢板表面进行钢丝刷打磨，在Φ420mm四辊轧机上经一道次轧制，压下量设定为30％，终轧厚度对应为2.65mm。由此便实现了金属层状复合材料的加工。
步骤102，进行剥离试验；
进行不同速度的剥离(0.017、0.033、0.083、0.5mm/s)试验，获得单位时间1s内剥离力的加总ΣF，ΣF＝F1+F2+F3+…+Fn，n＝1s/△t，F1，F2……，Fn是每个剥离时间步长Δt内的剥离力，在本实施例中设定Δt＝0.05s，所得结果如表1所示。
表1剥离试验数据
步骤103，计算界面平均剥离强度；
利用表1中的数据，计算出平均界面剥离强度ΣF/(B×v×t)(单位为MPa)。界面平均剥离强度的值为：
试验结果表明，在30％冷轧压下量下，铝钢界面的剥离结合强度在45-55MPa之内。通过拉伸剪切可以得出铝钢界面抗剪强度在30-40MPa范围内，由于剥离试验获得的强度为正应力状态下的最大强度值，而剪切试验获得的是剪应力状态下的最大剪切强度，抗剪强度一般为抗拉强度的0.65-0.75倍，因此实施例1测定的剥离强度的结果可信。虽然剥离力还受复层的强度、厚度及摩擦力等因素的影响，但通过该方法确定的界面结合强度在工程范围内有效。
因此，本发明提出的测定金属层状复合材料界面剥离强度的方法克服了现有技术在评价金属层状复合材料的界面结合情况方面，剪切试验需要大量试样以及现有的剥离试验无法测定界面的结合强度的技术问题。
图2示出了本发明实施例的测定金属层状复合材料界面剥离强度装置的示意图。如图2所示，本发明提出的测定金属层状复合材料界面剥离强度装置包括：
试样加工设备，所述试样加工设备用于将待测金属层状复合材料界面加工成便于进行剥离试验的试样或制备出待测试样，所述试样的复层和基体在界面分层，以便于在试验中进行夹持；
具体地，试样加工设备把金属层状复合材料加工成宽度B为厚度5-10倍的试样，通过线切割使复层和基体在界面分层，以便拉伸试验机可以夹持。
剥离试验设备，所述剥离试验设备用于对所述试样进行剥离试验；
具体地，控制不同的剥离速度进行剥离试验，剥离速度控制在0.015-0.5mm/s之间，并记录剥离试验中的剥离速度v，剥离时间步长时间t内剥离力总和ΣF。
计算设备，所述计算设备用于计算界面剥离强度。
具体地，所述计算设备通过剥离试验设备所记录的数据，计算界面的平均剥离强度ΣF/(B×v×t)。其中ΣF可以为单位时间1s内剥离力的加总。
综上所述，本发明提出的测定金属层状复合材料界面平均剥离强度的方法及装置，利用一个短时间内的剥离力的加总与该时间段内剥离面积的比值来计算复合材料界面的平均剥离强度，克服了现有技术在评价金属层状复合材料的界面结合情况方面存在的如下缺陷：一、剪切试验需要大量试样，对界面的平直度要求较高，因此比较复杂且浪费材料；二、现有的剥离试验无法测定界面的平均结合强度值。