1. חומרים ניסיוניים
חתיכת בדיקת המתיחה נדגמת מהחומר, והגודל נקבע לפי GB/T 228.1-2010 "בדיקת מתיחה של חומרים מתכתיים חלק 1: שיטת בדיקת טמפרטורת החדר" [8], כפי שמוצג באיור 1 אורך הדגימה הוא 300 מ"מ. תוכננו שלושה יחסי מרוכבים זהים, ממוספרים TB-1, TB-2 ו-TB-3. עובי שכבת בסיס הפלדה היה 10 מ"מ, ועובי שכבת הטיטניום היה 2 מ"מ. עיצוב הגודל של הדגימה מוצג באיור 2. הדגימה החתוכה והיווצרה מוצגת באיור 3.
ניתן לראות בבירור את התפלגות שכבת טיטניום ושכבת פלדה דלת פחמן מתרשים ארגון החומרים של חתך הלוח באיור 4.
איור 2 ציור עיצוב של גודל הדגימה
איור 3 תרשים חיתוך ועיצוב של חתיכת בדיקה איור 4 תרשים ארגון חומר בחתך רוחב של חתיכת בדיקה
TA2+Q235B לוח מרוכב מפלדת טיטניום נפץ, עם חיפוי טיטניום תעשייתי טהור
TA2, העובי הוא 2 מ"מ, ושכבת הבסיס עשויה מפלדת Q235B בעובי של 11 מ"מ. טבלה 1 מציגה את מחווני הביצועים המכניים של TA2 ו-Q235B.
לפי GB/T 228.1-2010 [8], דגימות מתיחה של לוחות מרוכבים בחתך חוט TA2+Q235B. בדיקת המתיחה נערכה במכונת בדיקה הידראולית אוניברסלית של מיקרו-מחשב, ובדיקת העייפות הנקודתית נערכה במכונת בדיקת עייפות MTS810. חמישה מתחים נבחרו ברצף: 0.5rm, {{10}}.45rm, 0.4rm, 0.35rm ו-0.3rm. רמות הלחץ הופחתו בהדרגה במהלך הבדיקה, עם תדר גלי סינוס של 30Hz, יחס מתח של -1 ותדירות טעינה של פי 2×105. מבנה המיקרו של הממשק של לוח מרוכב מפלדת טיטניום נותח ונצפה באמצעות מיקרוסקופ מטאלוגרפי Zeiss Axiovert 200MAT.
2. תהליך ניסיוני
בתחילת הטעינה, ככל שהעומס גדל, הדגימה מתארכת מעט והחתך מראה סימני הצטמקות. ככל שהעומס גדל עוד יותר, העיוות של הדגימה גדל. כאשר הטעינה לערך המקסימלי, הדגימה הפגינה צוואר ולבסוף נשברה. במהלך הניסוי, היו שני צלילים מלווים בדגימה מתחילת הטעינה ועד לכישלון. הראשון היה הפרדה של ממשק פלדת טיטניום, והשני היה השבר של הדגימה. ניתן לראות כי הבסיס והחיפוי שללוחות מרוכבים מפלדת טיטניוםיכולים לעבוד יחד במהלך תהליך המתיחה. הנתונים הנמדדים של כל דגימה מוצגים בטבלה 2. ראוי לציין כי צורות השבר של כל הדגימות דומות, ויש עיוות כיפוף המלווה במתח, הנובע משחרור מתח שיורי בצלחת. יחד עם זאת, ניתוח מיקרוסקופי של פלדת TA2+Q235B מראה שהמראה המיקרוסקופי משני צידי השכבה דומה, מה שמעיד על כך שלשני חומרי המתכת יש קישוריות טובה מבחינת הדבקה.
כאשר המתח נמוך מ-8%, שיפוע העקומה נוטה להשתטח
דפורמציה איטית וברורה מניבה. בינתיים, ככל שיחס עומס המתח של הפלדה גדל, יכולת העיוות פוחתת בהדרגה, מה שנובע מהירידה בשיעור הטיטניום במתח. באמצעות מדידה, נמצא שאורך הדגימה גדל, תחילה באמצע, ולאחר מכן התפשט בהדרגה לשני הקצוות. המתח של שכבת הבסיס והשכבה המרוכבת היה זהה, מה שמעיד על כך שהם עברו דפורמציה מתואמת. מתוצאות המדידה ניתן לראות גם שהדפורמציה באמצע הדגימה היא הגדולה ביותר, והעיוות בחתך אחיד, המעיד על העיוות המתואם של שכבת הבסיס והשכבה המרוכבת. כאשר החומר נמתח ונשבר, הוא נע לאורך מישור ההחלקה של הנקע, וגבישי המשקעים מופיעים פקקי נקע לא רציפים. במהלך הניסוי, התרחש ריכוז מתח עקב נוכחות של נקבוביות באזורים חלשים. כאשר מתח הגזירה גדל, הנקבוביות התאספו ובסופו של דבר צווארו, מה שהוביל לשבר. דרך המצע ותרשים המתיחה המיקרו של החומר המרוכב מראה מאפייני קשיחות ברורים על פני השבר, עם מספר מסוים של בורות אליפטיים או עגולים בגדלים משתנים על פני השטח, מפוזרים בצורה לא אחידה בגודלם, מה שמעיד על כך שהחומר עבר דפורמציה פלסטית משמעותית לפני שֶׁבֶר.
