一种评定金属材料球形压痕载荷-位移曲线有效性的方法技术

技术编号:19884174 阅读:28 留言:0更新日期:2018-12-22 20:59
本发明专利技术公开了一种评定金属材料球形压痕载荷‑位移曲线有效性的方法,属于材料分析测试技术领域。该方法首先通过仪器化压痕设备获得球形压痕过程中的载荷‑位移曲线,然后根据卸载曲线的接触刚度评价载荷位移曲线的有效性。本发明专利技术提出的球形压痕载荷‑位移曲线有效性评定方法,用于研究材料的压痕力学性能。该评定方法简单、直观,可以提高压痕力学性能测试结果的准确性,对球形压痕力学性能测试方法的实用化具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种评定金属材料球形压痕载荷-位移曲线有效性的方法
本专利技术属于材料分析测试
,具体涉及一种评定金属材料球形压痕载荷-位移曲线有效性的方法。
技术介绍
压痕法是一种简单易行的测试材料力学性能的方法,由于压痕尺寸可以小至微米或纳米级,压痕法特别适合于小尺寸材料和在役设备的力学性能检测。根据压痕过程中的载荷-位移曲线计算材料的力学性能是目前研究较多的一种方法。获得正确的载荷-位移曲线是准确计算金属材料压痕力学性能的前提。然而,受试样制备的影响,实验中存在同一样品的压入曲线重复性较差的现象,影响了测试结果的准确性。目前关于压痕法测力学性能影响因素的研究主要集中在测量仪器、试样表面状态、材料性质、测量环境、参数设置等方面,对同一样品压入曲线重复性的研究较少。GB/T21838.1-2008(金属材料硬度和材料参数的仪器化压痕试验第1部分:试验方法)给出的A类不确定度包括零点的确定、力和位移的测量值、卸除试验力曲线的拟合方法、热漂移速率和由于表面粗糙度引起的接触面积的变化。该标准提出采用多次压痕实验评定实验结果的不确定性的方法,但多次实验中有可能存在无效的实验结果,去除无效的结果将提高计算结果的准确性。因此,有必要提出一种评定金属材料球形压痕载荷-位移曲线有效性的方法,使压痕力学性能测试结果更加准确。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种评定金属材料球形压痕载荷-位移曲线有效性的方法,该评定方法简单、直观,可以提高压痕力学性能测试结果的准确性,对球形压痕力学性能测试方法的实用化具有重要意义。为实现上述目的,本专利技术所采用的技术方案如下:一种评定金属材料球形压痕载荷-位移曲线有效性的方法,该方法包括如下步骤:1)对待测金属材料进行多次球形压入实验,获得多条完整的载荷-位移曲线;2)根据卸载曲线的接触刚度评定球形压痕载荷-位移曲线的有效性。上述步骤1)中所述压入实验采用球形压头,在金属材料表面获得球形压痕。上述步骤1)中所述完整的载荷位移曲线包括加载曲线和卸载曲线。上述步骤2)所述的根据卸载曲线的接触刚度评定球形压痕载荷-位移曲线有效性的标准为:接触刚度最大的载荷位移曲线为有效曲线。上述步骤2)所述的根据卸载曲线的接触刚度评定球形压痕载荷-位移曲线有效性的原理为:同一试样不同位置压入时,由于实际试样与实验平台之间存在平面度误差,导致卸载曲线的接触刚度降低。本专利技术的优点和有益效果如下:本专利技术提出的评定金属材料球形压痕载荷-位移曲线有效性的方法简单、直观,可以提高压痕力学性能测试结果的准确性,对球形压痕力学性能测试方法的实用化具有重要意义。附图说明图1是压痕设备示意图。图2是同一试样不同压入位置的有效和无效载荷-位移曲线示意图。图3是实施例1的球形压痕载荷-位移曲线测试结果。图4是实施例2的球形压痕载荷-位移曲线测试结果。具体实施方式以下结合附图及实施例详述本专利技术。本专利技术为一种评定金属材料球形压痕载荷-位移曲线有效性的方法,具体包括如下步骤:1)用图1所示的压痕设备对待测金属材料进行多次球形压入实验,获得多条完整的载荷-位移曲线;2)根据卸载曲线的接触刚度评定球形压痕载荷-位移曲线的有效性:接触刚度最大的载荷-位移曲线为有效曲线,如图2所示。实施例1本实施例中,选用304不锈钢钢板进行球形压痕力学性能测试。具体过程如下:1)采用直径为0.5mm的球形压头在图1所示的压痕设备上进行多次压痕力学性能测试,获得的典型载荷-位移曲线如图3所示。2)判断载荷位移曲线的有效性:图3中曲线3的卸载曲线接触刚度较小,因此为无效曲线。图3中曲线1和曲线2的接触刚度最大,为有效曲线。用曲线1、曲线2和曲线3计算得到的抗拉强度分别为696MPa、680MPa和580MPa,用拉伸实验获得的抗拉强度为684MPa。可见,采用本专利技术方法获得的有效曲线的测试结果更具有准确性。实施例2本实施例中,选用镀锌钢板进行球形压痕力学性能测试。具体过程如下:1)采用直径为0.5mm的球形压头在图1所示的压痕设备上进行多次压痕力学性能测试,获得的典型载荷-位移曲线如图4所示。2)判断载荷位移曲线的有效性:图4中曲线3的卸载曲线接触刚度较小,因此为无效曲线。图4中曲线1和曲线2的接触刚度最大,为有效曲线。用曲线1、曲线2和曲线3计算得到的抗拉强度分别为285MPa、283MPa和221MPa,用拉伸实验获得的抗拉强度为299MPa。可见,采用本专利技术方法获得的有效曲线的测试结果更具有准确性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种评定金属材料球形压痕载荷‑位移曲线有效性的方法,其特征在于:该方法包括如下步骤:1)对待测金属材料进行多次球形压入实验,获得多条完整的载荷‑位移曲线;2)根据卸载曲线的接触刚度评定球形压痕载荷‑位移曲线的有效性。

【技术特征摘要】
1.一种评定金属材料球形压痕载荷-位移曲线有效性的方法,其特征在于:该方法包括如下步骤:1)对待测金属材料进行多次球形压入实验,获得多条完整的载荷-位移曲线;2)根据卸载曲线的接触刚度评定球形压痕载荷-位移曲线的有效性。2.根据权利要求1所述的评定球形压痕载荷位移曲线有效性的方法,其特征在于:步骤1)中所述压入实验采用球形压头。3.根据权利要求1所述的评定球形压痕载荷-位移曲线有效性的方法,其特征在于:步骤1)中所述完整的载荷-位移曲线包括加...

【专利技术属性】
技术研发人员:阚盈陈静陈怀宁李东旭
申请(专利权)人:中国科学院金属研究所
类型:发明
国别省市:辽宁,21

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