[發(fā)明專利]一種用預(yù)缺口小沖桿試樣確定金屬材料斷裂性能方法

在審

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• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113029826A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張經(jīng)偉;梁坤;劉康林;昝靜一;林嘉銘
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號: G01N3/30
• 分類號: G01N3/30;G01N3/06;G01N3/04;G01N23/2202;G01N23/2251
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 郭東亮;蔡學(xué)俊

1.一種用預(yù)缺口小沖桿試樣確定金屬材料斷裂性能方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟；

步驟S1、以待測試的金屬材料制備用于斷裂測試的多個盤形試樣，對試樣的表面進(jìn)行拋光；

步驟S2、在試樣上加工預(yù)制缺口，所述預(yù)制缺口從試樣邊沿向試樣中心延伸；各個試樣的預(yù)制缺口長度不同；

步驟S3、把試樣水平置于小沖桿試驗(yàn)機(jī)的夾具中，在試驗(yàn)中以勻速下壓的沖桿對試樣上表面施壓以獲取試樣在不同長度預(yù)制缺口時的載荷-位移曲線，以試樣下方的攝像機(jī)對試樣下表面進(jìn)行拍攝，來獲取試樣預(yù)制缺口萌生斷裂裂紋的具體時間和裂紋擴(kuò)展過程。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用預(yù)缺口小沖桿試樣確定金屬材料斷裂性能方法，其特征在于：還包括步驟S4，根據(jù)試樣在不同長度預(yù)制缺口時的載荷-位移曲線，確定用于試驗(yàn)最佳的預(yù)制缺口長度，并根據(jù)該缺口長度，選擇或制備對應(yīng)的試樣以重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，通過攝像機(jī)的拍攝影像來測量裂紋萌生時刻以及預(yù)制缺口的尖端位移，估算試樣所用金屬材料的斷裂力學(xué)參數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用預(yù)缺口小沖桿試樣確定金屬材料斷裂性能方法，其特征在于：所述測量預(yù)制缺口的尖端位移為測量其尖端裂紋位移，具體方法是在試樣的試驗(yàn)載荷接近其最大承載力時中斷試驗(yàn)，利用掃描電電鏡測量裂紋長度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用預(yù)缺口小沖桿試樣確定金屬材料斷裂性能方法，其特征在于：在步驟S1中，所述試樣的制備方法為：用線切割機(jī)切割6個直徑為10mm、直徑公差為0.1mm、初始厚度為1mm的圓盤試樣，將試樣的上下表面分別依次在400#、800#、1000#、1200#、1500#、2000#不同粒度的砂紙上進(jìn)行手工磨制，磨制試樣厚度到達(dá)0.5mm，厚度公差為0.005，在使用粒度為W2.5金剛石進(jìn)行手工拋光，拋光至鏡面級別。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用預(yù)缺口小沖桿試樣確定金屬材料斷裂性能方法，其特征在于：在步驟S2中，所述預(yù)制缺口的制備方法為：在多個試樣上，分別從邊緣處向中心點(diǎn)加工一預(yù)制缺口；所述預(yù)制缺口的長度分別為4.0mm、4.5mm、4.75mm、5mm、5.25mm及5.5mm，試樣的圓盤中心為沖壓中心，各試樣中的預(yù)制缺口末端相對于沖壓中心的距離分別為1mm、0.5mm、0.25mm、0mm、-0.25mm、-0.5mm，缺口的寬度為0.25mm；

所述試驗(yàn)在室溫環(huán)境中進(jìn)行，沖桿的沖頭以0.01m/s速率垂直下壓。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用預(yù)缺口小沖桿試樣確定金屬材料斷裂性能方法，其特征在于：所述夾具包括固定試樣上表面的上壓模和固定試樣下表面的下壓模；所述沖桿下端設(shè)有壓球。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用預(yù)缺口小沖桿試樣確定金屬材料斷裂性能方法，其特征在于：所述攝像機(jī)為固定于夾具下部的高速高清內(nèi)窺式攝像機(jī)，攝像機(jī)經(jīng)線纜與數(shù)據(jù)記錄裝置相連，以在試驗(yàn)過程中能直接觀察預(yù)制缺口的開裂過程。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用預(yù)缺口小沖桿試樣確定金屬材料斷裂性能方法，其特征在于：所述步驟S3中的試樣預(yù)制缺口萌生斷裂裂紋的具體時間，視同為具有原始裂紋的試件受壓后在原始裂紋處開裂的時間。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用預(yù)缺口小沖桿試樣確定金屬材料斷裂性能方法，其特征在于：所述試樣的預(yù)制缺口的加工方法包括電火花切割方法或橫向激光誘導(dǎo)微裂紋長度方法。