金屬材料力學性能的測試技術(shù)

金屬力學測試，對研制和發(fā)展新金屬材料、改進材料質(zhì)量、限度發(fā)揮材料潛力(選用適當?shù)脑S用應(yīng)力、分析金屬制件故障、確保金屬制件設(shè)計合理以及使用維護的安可靠，都是必不可少的手段(見金屬力學性能的表征)。金屬力學性能測試的基本任務(wù)是正確地選用檢測儀器、裝備和試樣，確定合理的金屬力學性能判據(jù)，并準確而盡可能快地測出這種判據(jù)。

測試方法和條件

為了確切表征金屬材料在使用(服役)條件下所表現(xiàn)的行為,力學性能測試條件應(yīng)盡量接近實際工作條件。除普通金屬力學性能測試(利用試樣進行力學性能測試)外，近年來又發(fā)展出模擬試驗，即應(yīng)用機件模型，或甚至使用真實機件，在模擬機件真實工作條件下進行力學試驗。通過這種試驗所得到的力學性能(使用性能)判據(jù)，能更真實反映工作條件下金屬的性能，具有重大的工程實際意義。但是，模擬試驗般缺乏普遍性，應(yīng)用受到限制。然而根據(jù)具體情況，進行部分模擬服役條件的力學性能測試還是十分必要的。

試驗設(shè)備、試樣形狀、尺寸和加工方法、加荷速率、溫度、介質(zhì)等，均影響金屬力學性能測試結(jié)果。只有采用相同的試驗方法標準和測試規(guī)程，才能保證金屬力學性能測試結(jié)果的可靠性和可比性。正確選擇和執(zhí)行標準，是確保金屬力學性能測試質(zhì)量的要條件。

測試內(nèi)容

金屬的力學性能是研究金屬在力的作用下所表現(xiàn)的行為和發(fā)生的現(xiàn)象。由于作用力點(如力的種類、施力方式和應(yīng)力狀態(tài)等)和受力狀態(tài)所處環(huán)境的不同，金屬在受力后表現(xiàn)出各種不同的力學性能(如彈性、塑性、韌性和強度等)。金屬的力學性能的高低，通常用力學性能判據(jù)來表征，如抗拉強度 、伸長率、沖擊韌度、疲勞限等。

金屬制件的服役條件復雜，因而，金屬力學性能測試條件也是復雜而多樣的。試驗過程需要考慮的參數(shù)很多，常用的有：

A 溫度 室溫、高溫、低溫和按照定規(guī)律變化的溫度；

B 應(yīng)力 拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切、復合應(yīng)力、按定規(guī)律變化的應(yīng)力和隨機應(yīng)力等；

C 應(yīng)變 軸向、徑向、表面、彈性、塑性、總應(yīng)變；

D 環(huán)境 空氣、真空、控制氣氛、腐蝕介質(zhì)、海水、水蒸氣、高壓、腐蝕、核輻照、宇宙空間等；

E 加荷速率(或應(yīng)變速率)低速、中速、高速、超低速、超高速等；

F 應(yīng)力(或應(yīng)變)循環(huán)頻率 低頻、中頻、高頻、超低頻、超高頻等；

G 時間 瞬間、短時、長時、超短時、超長時；

H 試樣的尺寸和形狀 般、小、大、棒狀、板狀、管狀、絲狀、薄膜、環(huán)形、C形、殊形狀、帶缺口、帶預制裂紋或缺陷、模型、實物等。

根據(jù)上述參數(shù)，已形成下述主要的普通力學性能試驗方法:抗拉試驗、沖擊試驗、硬度試驗、疲勞試驗、蠕變試驗(持久強度和應(yīng)力松弛試驗)、斷裂韌性試驗、抗壓試驗、抗彎試驗、抗扭試驗、抗剪試驗、耐磨試驗、金屬工藝試驗(如杯突、擴口、反復彎曲、鋼管壓扁、鋼絲纏繞試驗等)等。

金屬力學性能測試是門綜合性學科，它與數(shù)學、力學、物理學、金屬學以及無線電技術(shù)、自動控制技術(shù)、電子計算機技術(shù)、數(shù)字顯示技術(shù)、電液伺服控制技術(shù)、應(yīng)力-應(yīng)變測量技術(shù)、近代無損檢驗技術(shù)、儀器儀表制造技術(shù)等密切相關(guān)。60年代以來,由于這些域的先進成就應(yīng)用到金屬力學性能測試中去，使金屬力學性能測試技術(shù)的精度、能力和自動化程度顯著提高，基本上可實現(xiàn)力學性能測試諸參數(shù)的控制、測量和記錄的自動化和圖表化。金屬力學性能測試技術(shù)正向著無惰性電子化和盤自動化(廣泛應(yīng)用電子計算機)的方向邁進。

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