[發明專利]一種確定冷熱循環條件下金屬材料尺寸變化臨界條件的方法

在審

• 申請號: 201710458592.5
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107271475A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 喬菁;楊文澍;武高輝;徐哲強;姜龍濤;張強
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N25/12
• 分類號: G01N25/12
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 李紅媛

1.一種確定冷熱循環條件下金屬材料尺寸變化臨界條件的方法，其特征在于確定冷熱循環條件下金屬材料尺寸變化臨界條件的方法是按以下步驟進行：

一、將待評價金屬材料制備成測試試樣，并量取試樣初始長度L₀；

二、依據待評價金屬材料實際需要設定冷熱循環溫度的幅度T_lower～T_upper，采用雙頂桿熱膨脹儀測量每次冷熱循環后試樣的尺寸，得到試樣尺寸變化量-時間曲線和試樣溫度-時間曲線；

三、通過試樣尺寸變化量-時間曲線和試樣溫度-時間曲線讀取每次冷熱循環后測試試樣在溫度為20℃時相比于初始尺寸的單位長度形變量，得到材料單位長度形變量-循環次數曲線；

四、采用指數函數對材料單位長度形變量-循環次數曲線中的數據進行擬合，得到單位長度形變量-循環次數擬合曲線；

五、對材料單位長度形變量-循環次數擬合曲線作切線，當切線斜率絕對值達到10^-6時對應的單位長度形變量即為條件變形極限；

六、改變設定的冷熱循環溫度的幅度，重復步驟二至步驟五，通過4～8次冷熱循環溫度的幅度的改變，得到不同冷熱循環溫度幅度下的條件變形極限；

七、對條件變形極限-冷熱循環溫度幅度進行線性擬合，得到條件變形極限-冷熱循環溫度幅度曲線，外推至條件變形極限為0處，所對應的溫度變化幅度即為微變形臨界溫度幅度，得到的微變形臨界溫度幅度作為定量的表征冷熱循環過程開始發生尺寸變化的臨界條件。

2.根據權利要求1所述的一種確定冷熱循環條件下金屬材料尺寸變化臨界條件的方法，其特征在于步驟一中所述待評價金屬材料為金屬或金屬基復合材料。

3.根據權利要求1所述的一種確定冷熱循環條件下金屬材料尺寸變化臨界條件的方法，其特征在于步驟一中所述待評價金屬材料為T6態2024鋁合金。

4.根據權利要求1所述的一種確定冷熱循環條件下金屬材料尺寸變化臨界條件的方法，其特征在于步驟一中所述測試試樣為圓柱體或長方體；所述測試試樣的兩個端面間平行度大于0.025μm，端面粗糙度優于Ra0.4；所述測試試樣的長度為最小長度為25mm，為圓柱體時端面直徑為3mm～10mm。

5.根據權利要求1所述的一種確定冷熱循環條件下金屬材料尺寸變化臨界條件的方法，其特征在于步驟二中所述冷熱循環過程中的升溫速率為5K/min，降溫速率為5K/min；在每次冷熱循環前將測試試樣在20℃的條件下保溫25min后再進行冷熱循環，且當溫度達到T_lower或T_upper溫度時需保溫5min后再進行溫度的改變。

6.根據權利要求1所述的一種確定冷熱循環條件下金屬材料尺寸變化臨界條件的方法，其特征在于步驟二中所述冷熱循環溫度的幅度T_lower～T_upper，所述-180℃≤T_lower～T_upper≤500℃。

7.根據權利要求1所述的一種確定冷熱循環條件下金屬材料尺寸變化臨界條件的方法，其特征在于步驟二中所述采用雙頂桿熱膨脹儀測量冷熱循環5～30次的數據。

8.根據權利要求1所述的一種確定冷熱循環條件下金屬材料尺寸變化臨界條件的方法，其特征在于步驟四中所述采用指數函數對材料單位長度形變量-循環次數曲線中的數據進行擬合是指采用origin軟件對材料單位長度形變量-循環次數曲線進行非線性擬合，擬合方程為origin軟件可自動給出待定系數a、b、c的值，其中為單位長度形變量，n為冷熱循環的次數。

9.根據權利要求8所述的一種確定冷熱循環條件下金屬材料尺寸變化臨界條件的方法，其特征在于步驟五中當切線斜率絕對值達到10^-6時對應的單位長度形變量即為條件變形極限，其條件變形極限是當切線斜率絕對值達到10^-6時通過b×10^-6+c計算得到的。

10.根據權利要求1所述的一種確定冷熱循環條件下金屬材料尺寸變化臨界條件的方法，其特征在于步驟六中通過5次冷熱循環溫度的幅度的改變；其中5次冷熱循環溫度分別為0～40℃、-10～50℃、-20～60℃、-30～70℃和-40～80℃。