[發(fā)明專利]利用壓痕儀測定金屬力學性能的實驗方法

有效

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• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN111458243B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設計）人: 李存軍;王海榮;厲梁;唐文獻;劉康;蘇世杰;鄒銀華;石岳林;翁平兒
• 申請（專利權）人: 舟山市質(zhì)量技術監(jiān)督檢測研究院
• 主分類號: G01N3/44
• 分類號: G01N3/44;G01N3/62;G01N3/08
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 夏平

本發(fā)明提供了一種利用壓痕儀測定金屬力學性能的實驗方法，在完成壓痕試驗機械誤差測量后，將制備的試樣固定住；進行金屬或合金試樣的壓痕試驗；將對應的載荷—位移值通過公式換算為真應力—真塑性應變數(shù)據(jù)點；并進行被測材料的屈服強度換算以及被測材料的抗拉強度估算：本發(fā)明通過利用納米壓痕儀進行金屬的力學性能測定，得到金屬材料的真應力—真應變曲線慣性、屈服強度以及工程極限拉伸強度。本方法通過利用壓痕儀的方法，對被測材料進行自動球壓痕試驗，將試驗過程中的每個加、卸載循環(huán)進行全程測繪，避免出現(xiàn)理論化的理想值，且有誤差補償環(huán)節(jié)，可準確、直接測得被測材料的載荷—位移數(shù)據(jù)、真應力—真應變曲線、屈服強度以及工程極限拉伸強度。

技術領域

本發(fā)明涉及一種利用壓痕儀測定金屬力學性能的實驗方法，屬于無損力學實驗技術領域。

背景技術

社會經(jīng)濟以及飛速發(fā)展的科學技術使得人們越來越關注工業(yè)生產(chǎn)和設備服役的安全性問題。因此，工業(yè)設備的材質(zhì)檢驗和壽命評估也成為了人們關注的焦點之一。想要準確地對工業(yè)設備進行剩余壽命評估、檢驗在役設備的性能，掌握材料力學性能的變化情況是必須條件。然而，傳統(tǒng)的力學性能測試多數(shù)情況下都需要破壞試樣，這就意味著傳統(tǒng)的力學性能測試方法無法對在役設備進行在線評估，因此，作為一種無損的測試方法，球壓痕試驗在在役設備的在線評方面發(fā)揮著極其重要的作用。

如圖1、2所示，常用的壓痕試驗儀包括龍門架1、傳感器2、測試頭3、球形壓頭31、夾具4、操作臺5、底座6等部分，

中國專利授權公告號為CN107860671A的專利公開了一種壓痕法測量金屬材料屈服強度和應變硬化指數(shù)的裝置和方法，它通過伺服電機進行載荷的加載，并進行重復的加、卸載過程，當壓入深度達到設定的總壓痕深度時，停止加載，其得到的載荷—位移曲線由多個加、卸載循環(huán)曲線構成，但其每次的卸載過程均是進行部分卸載，無法將每個循環(huán)中施加的載荷完全卸除，這對測試的數(shù)據(jù)顯然會帶來不小的誤差。此外，壓痕儀在進行壓痕試驗的過程中，其自身也會因存在結構變形、結構間隙而產(chǎn)生測量誤測，而現(xiàn)在的壓痕試驗方法中均不含誤測補償環(huán)節(jié)，目前在國際上還未有壓痕試驗測試標準，因此這些方法是否能夠準確反映被測材料的真實性能也不能確切評判。

因此，在測試過程中讓每一個環(huán)節(jié)的測試數(shù)據(jù)更為真實可靠，杜絕理想化測量顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是：提供一種測試數(shù)據(jù)更為真實可靠的利用壓痕儀測定金屬力學性能的實驗方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案為：一種利用壓痕儀測定金屬力學性能的實驗方法，包括如下步驟：

步驟1、在完成毛坯取樣后，對其表面進行打磨拋光使其滿足試樣尺寸要求及表面粗糙度要求，即完成金屬或合金材料試樣的制備；

步驟2、將壓痕儀的球形測試頭拆下，把平底測試頭裝上，將壓痕儀夾具也從操作臺上拆下；

步驟3、進行壓痕試驗機械誤差測量：

3.1在壓痕儀控制系統(tǒng)中將壓痕儀測試頭下壓的速度設定為V₀；

3.2測量過程中需在同一位置進行連續(xù)的載荷加載、卸載，一次加載、完全卸載的過程為一個周期，首先在壓痕儀控制系統(tǒng)中設定加、卸載周期的個數(shù)I，I1，并且設定第i個周期的施加載荷峰值為P_i，其中i＝1、2、3…I，單位：N；

3.3在壓痕儀控制系統(tǒng)中控制機械誤差測量開始：