[發(fā)明專(zhuān)利]一種中高強(qiáng)度鈦合金循環(huán)加載試驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110228593.7
• 申請(qǐng)日: 2021-03-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113029832B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于翔宇;徐強(qiáng);陳鳳林;皇甫文珠
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)船舶科學(xué)研究中心
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/32
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/32;G01N3/08
• 代理公司: 無(wú)錫華源專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32228
• 代理人: 崔婕

本發(fā)明涉及鈦合金技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種中高強(qiáng)度鈦合金循環(huán)加載試驗(yàn)方法，包括以下步驟：a、加工所需要的初始試樣；b、將初始試樣放在材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行壓縮加載試驗(yàn)，材料試驗(yàn)機(jī)上配套軟件顯示載荷?位移曲線，由換算公式轉(zhuǎn)換成應(yīng)力應(yīng)變曲線；c、在壓縮完畢的初始試樣上進(jìn)行機(jī)加工，以獲取拉伸試件；d、對(duì)獲取的拉伸試件進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，達(dá)到預(yù)定的應(yīng)變量，獲取該加載條件下的應(yīng)力應(yīng)變曲線；e、如需進(jìn)一步進(jìn)行循環(huán)加載試驗(yàn)，則從拉伸試件上機(jī)加工出壓縮試樣，繼續(xù)進(jìn)行壓縮試驗(yàn)，并重復(fù)進(jìn)行步驟c和d，最終達(dá)到所需要的循環(huán)加載試驗(yàn)量，本發(fā)明結(jié)合數(shù)字圖像相關(guān)設(shè)備能獲取準(zhǔn)確的循環(huán)加載試驗(yàn)數(shù)據(jù)，方便研究材料的包申格效應(yīng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鈦合金技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種中高強(qiáng)度鈦合金循環(huán)加載試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

中高強(qiáng)度鈦合金是一種廣泛應(yīng)用于艦船制造、壓力容器以及航空航天等領(lǐng)域的先進(jìn)的結(jié)構(gòu)材料，具有比強(qiáng)度高、耐腐蝕性好、高溫性能好等優(yōu)點(diǎn)。鈦合金構(gòu)件在服役過(guò)程中通常會(huì)有交變加載過(guò)程，鈦合金材料在循環(huán)加載過(guò)程中的材料性能表現(xiàn)和變化直接關(guān)系到構(gòu)件能否完成工作。

材料的包申格效應(yīng)是指金屬材料經(jīng)過(guò)預(yù)先加載產(chǎn)生少量塑性變形，卸載后再同向加載，規(guī)定殘余應(yīng)力增加；反向加載，規(guī)定殘余應(yīng)力降低的現(xiàn)象。包申格效應(yīng)是金屬材料所具有的普遍現(xiàn)象，這一效應(yīng)對(duì)于材料的常溫塑性變形、尺寸穩(wěn)定性及服役性能均帶來(lái)不利影響。了解包申格效應(yīng)有助于建立材料在復(fù)雜循環(huán)塑性變形下的結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)而從本質(zhì)上研究材料加工硬化。材料的包申格效應(yīng)一般采用循環(huán)加載的方式進(jìn)行研究，即通過(guò)正向加載至一定程度的塑性變形后卸載，并進(jìn)一步反向加載至相同或不同程度的塑性變形，再卸載，第二次正向加載至相同或不同程度的塑性變形。經(jīng)此過(guò)程反復(fù)一次或多次，以測(cè)試材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線的連續(xù)變化情況。

在測(cè)量鈦合金材料的循環(huán)加載性能時(shí)，拉伸加載試驗(yàn)往往較容易實(shí)現(xiàn)，但進(jìn)行反向壓縮試驗(yàn)時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生壓縮失穩(wěn)現(xiàn)象，對(duì)于板材更是如此，在達(dá)到可供使用的塑性變形程度之前，材料試樣因壓桿失穩(wěn)而彎曲，而使測(cè)得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)不具備可用性。這就要求在試樣形狀設(shè)計(jì)、試樣制備以及試驗(yàn)流程上進(jìn)行改進(jìn)，可以保證獲得完整的、較為準(zhǔn)確的材料常溫循環(huán)加載的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而為中高強(qiáng)度鈦合金材料的常溫塑性變形、尺寸穩(wěn)定性及服役性能等方面有較為可靠地評(píng)價(jià)。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)人針對(duì)上述現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種中高強(qiáng)度鈦合金循環(huán)加載試驗(yàn)方法，可以獲得完整的、較為準(zhǔn)確的材料常溫循環(huán)加載的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，方便研究材料的包申格效應(yīng)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：一種中高強(qiáng)度鈦合金循環(huán)加載試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

a、加工所需要的初始試樣：根據(jù)中高強(qiáng)度鈦合金的延伸率和預(yù)計(jì)循環(huán)加載的次數(shù)確定所需制備的初始試樣的規(guī)格；

b、將初始試樣放在材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行壓縮加載試驗(yàn)，材料試驗(yàn)機(jī)上配套軟件顯示載荷-位移曲線，由換算公式轉(zhuǎn)換成應(yīng)力應(yīng)變曲線；

c、在壓縮完畢的初始試樣上進(jìn)行機(jī)加工，以獲取拉伸試件；

d、對(duì)獲取的拉伸試件進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，達(dá)到預(yù)定的應(yīng)變量，獲取該加載條件下的應(yīng)力應(yīng)變曲線；

e、如需進(jìn)一步進(jìn)行循環(huán)加載試驗(yàn)，則從拉伸試件上機(jī)加工出壓縮試樣，繼續(xù)進(jìn)行壓縮試驗(yàn)，并重復(fù)進(jìn)行步驟c和d，最終達(dá)到所需要的循環(huán)加載試驗(yàn)量。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

所述初始試樣的直徑為D，初始試樣的高度為H，0.5H≤D≤2H。

在初始試樣中獲取拉伸試件時(shí)，在初始試樣中均勻間隔獲取多個(gè)拉伸試件。

本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明結(jié)合數(shù)字圖像相關(guān)設(shè)備能獲取準(zhǔn)確的循環(huán)加載試驗(yàn)數(shù)據(jù)，本發(fā)明具有靈活簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，可以獲取多種循環(huán)加載方式，且不需要對(duì)材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行改造，可以避免材料試樣因壓桿失穩(wěn)而彎曲,方便研究材料的包申格效應(yīng)。

附圖說(shuō)明