ASTM F1160-14 磷酸钙和金属医用及复合磷酸钙/金属涂层的剪切和弯曲疲劳测试的标准测试方法

美国材料试验协会（ASTM）制定的《磷酸钙和金属医用及复合磷酸钙/金属涂层的剪切和弯曲疲劳试验的ASTM F1160-14标准试验方法》标准中指出，切削磷酸钙涂层及多孔和无孔金属涂层的弯曲疲劳试验描述了一种测定磷酸钙喷涂金属涂层弯曲疲劳性能的试验方法和测定磷酸钙喷涂金属涂层的弯曲疲劳性能。

该测试方法是基于等离子喷涂钛和等离子喷涂羟基磷灰石涂层而设计的。然而，该测试方法对于其他涂层的有效性尚未确定。在剪切疲劳模式下，该测试方法评估金属基材上涂层的粘合和内聚性能。在弯曲疲劳模式下，该测试方法评估涂层的附着力以及涂层对基材材料可能产生的影响。这些方法仅限于在环境温度下在空气中进行测试。这些测试方法不适用于部件或设备的疲劳测试，但是，最接近模拟实际负载配置的测试方法是首选。

剪切和弯曲疲劳试验用于确定材料、几何形状、表面状态、应力以及类似变化对涂层金属材料在承受高达^10⁷次循环直接应力作用下的疲劳性能的影响。这些试验结果可为选择适用于重复应力条件的涂层材料提供指导。

为了使这些基本疲劳数据在实验室之间具有可比性、可重复性和关联性，必须建立统一的疲劳实践。疲劳试验的结果可用于基本材料性能设计。但是，不应使用这些测试方法来测试实际组件。

用于确定垂直施加到部件表面的横向载荷的最常见测试是剪切测试。在此测试方法中，执行剪切测试的粘合测试仪向样品施加横向负载并从其表面切断粘合。拉伸或剪切测试的选择取决于应用和测试目标。

剪切疲劳测试的目的是确定涂层的粘合强度或内聚强度，或两者。该测试方法旨在允许涂层或基材界面处、涂层内或涂层与用于将负载传递到涂层的粘合剂之间的胶/涂层界面处的涂层失效。

弯曲疲劳测试的主要目的是测量涂层对所涂基材的影响。其次，它可用于对涂层附着力进行主观评估，即确定抗剥落性、抗裂性和类似效果。该测试的主要目的是提供基材疲劳强度，作为评估涂层对系统疲劳强度影响的基础。

测试所需的样品数量以及解释疲劳数据的测试方法可能会有所不同。该测试方法使用了多种测试方法。使用的样品类型取决于测试计划的目的、可用设备的类型、设备容量以及可用材料的形式。所选样品应尽可能接近预期应用。使用的测试频率不应超过170 Hz。

剪切疲劳试样的试验结果很大程度上取决于所用粘合剂和固化方法。试样组件安装在连接件中，使试样的长轴垂直于施加剪切载荷的方向，该剪切载荷穿过连接件的中心线。粘合剂渗入基材的试样将被舍弃，其结果不纳入分析和报告。

对于弯曲疲劳试样，应先对待涂覆的未涂覆基材进行适当的测试，以建立评估涂层有效性的基础。试样安装时的对准至关重要。诸如试样加工不良和机器部件未对准等因素会导致振动过大和测试结果错误。对于旋转梁试验，在机器达到试验所需频率之前，不得施加任何载荷。任何发生在尺寸截面之外的断裂均不予接受。

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