用于评估机械性能的方法和设备技术

一种基于具有已知化学组成的金属合金物体的电阻率来评估或监控该金属合金物体的一种或更多种内部机械性能的设备。该设备包括用于测量金属合金物体的电阻率的装置（２）和运算单元（４），该运算单元适合基于所测量的电阻率和金属合金的已知化学组成来计算金属合金物体中溶解的合金元素的含量，并且据此计算金属合金物体的至少一种内部机械性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基于金属合金的电阻率来评估已知化学组成的金 属合金物体的一种或更多种内部机械性能。具体而言，本专利技术涉 及评估金属合金物体的强度。本专利技术可用于任意类型的金属合金 制物体的生产。该生产可以是连续的、半连续的或逐件生产的。 本专利技术尤其可用于合金带、板、棒、杆和类似产品的生产。
技术介绍
当涉及金属合金制物体的生产时，有两个重要性能影响所生产物体的品质物体的尺寸，例如扁平物体的厚度或圆形物体的 直径，以及内部机械性能，例如金属合金物体的抗拉强度、屈服 强度和延伸率。金属合金的屈服强度定义为金属合金物体变形前 可对其施加的最大的力。抗拉强度定义为金属合金物体断裂前可 对其施加的最大的力。延伸率定义为对金属合金物体施加拉力时， 其在断裂之前的伸长量。金属合金的抗拉强度、屈服强度和延伸 率反映物体的强度。因此，物体的内部机械性能反映该物体的品 质。目前，可以连续测量在轧机中轧制的扁平金属合金物体例如 带材或薄板的尺寸厚度，并根据所测量的厚度和期望的厚度值来 控制薄板的厚度，从而提高所完成的薄板厚度的精度。对于尺寸 直径或侧面，其也适用于具有圆形或矩形截面的金属合金例如杆 或棒。目前，为控制合金物体的强度，采集物体样品并通过实验室 设备进行脱机分析。这种方法麻烦并且耗费时间。由于物体铸造 过程中的末端现象(end phenomena )，所以在物体末端和物体其 余部分之间的热状况会有所差异。这些差异可能影响物体的强度， 尤其是对于敏感合金，从而使物体末端处的强度与物体其余部分 的强度不同。与此相关的问题在于，由于较易获取，试验样品通常在合金物体的末端处采集，这意味着强度分析的结果可能存在 误导性。因此，目前尚不可能在生产过程中以非接触方式连续测量金 属合金物体的强度。然而，期望能够做到此点，例如，为了能够 在生产过程中控制合金物体的强度。在文献US 4,947,117中认为电导率与材料的极限强度直接相 关。然而，物体的电导率和强度之间的关系比其更复杂。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种有吸引力的通用解决方案， 该解决方案使上述问题得到緩解，并由此使得可以在生产金属合 金物体的过程中评估和/或监控金属合金物体的内部机械性能，而 不干扰其生产。根据本专利技术的一个方面，该目的通过如权利要求1中所述的 方法来实现。该方法包括测定金属合金物体的电阻率、基于所测 量的电阻率和金属合金的已知化学组成来计算金属合金中溶解的 合金元素的含量，和据此计算金属合金的至少 一种内部机械性能。由于电导率是电阻率的倒数，因此，应该理解，电导率以及 电阻率均可用于计算金属合金的内部机械性能。测量物体的电阻 率或电导率。测定电阻率还包括可能测量电导率和使用电导率来 计算金属合金的内部机械性能。金属合金包括主相，在主相中以主要金属组分为主， 一种或 更多种合金元素溶解于其中。主要成分例如是铝、铁或铜。合金 元素的含量低于主组分，并且合金元素例如是以下物质中的一种 或更多种铁、铬、镍、锰、镁和锌。金属合金还经常包括未溶 解在主组分中而是作为单独相沉淀的相。如果这些沉淀相具有金 属特性并且可以含有主组分和合金元素，则可以表征为金属间化 合物相。溶解在金属合金中的合金元素是指溶解在主相中的合金元 素。金属合金物体中溶解的合金元素的含量例如计算为相对于整个合金物体的体积百分数、重量百分数或原子百分数。作为替代 方案，金属合金中溶解的合金元素的含量可以计算为相对于主相 的百分数。对各种合金元素计算在合金中溶解的合金元素的含量， 并且基于各种合金元素的溶解合金元素的含量来确定金属合金的 内部机械性能。溶解在主组分中的合金元素的量和沉淀的金属间化合物相之 间的关系影响金属合金的内部机械性能。本专利技术利用金属合金的 内部机械性能取决于金属合金中溶解的金属元素的含量和金属合金的化学组成这一事实。由于金属合金中溶解的金属元素的含量 取决于合金中沉淀的合金元素的含量和合金中合金元素的总量， 因此，可以利用合金中沉淀的合金元素的含量来计算合金中溶解 的金属元素的含量。因此，当本申请中称为溶解的合金元素的含 量时，应该理解，如果对计算进行调整，则也可以使用沉淀的合 金元素的含量。根据本专利技术方法的必要前提在于，金属合金物体的化学组 成，即金属合金中合金物质的量，是预先已知的。通常，这通过 对金属合金物体的化学分析来获知。本专利技术使得可以基于所测量的电阻率或电导率来评估金属合 金物体的内部机械性能。不必再依靠对从物体上采集的样品进行 的实验室试验。根据本专利技术的方法快捷并且易于使用。本专利技术使 得可以为生产工艺的操作方即时提供所生产物体的内部机械性能 信息以及由此得到的物体的品质信息。由于操作方在物体的生产 过程中接收到有关物体品质的信息，因此，操作方可以控制物体 的进一步加工，从而获得期望的物体品质。本专利技术方法的另一个 优点在于可以检查整个物体的品质，而不仅是抽样试验。根据本专利技术的一个实施方案，在物体生产过程中连续或至少 反复地测量合金物体的电阻率，并据此重复计算物体的内部机械 性能。该实施方案使得可以连续监控和/或控制所生产物体的品 质。连续评估内部机械性能是品质控制的一个必要前提。根据本专利技术的一个实施方案，在物体生产过程中，金属合金物体经历一定程度的厚度减薄，并且基于减薄的程度来计算金属 合金物体的内部机械性能。在一些合金物体的生产过程中，物体 经历减少物体厚度例如对物体进行轧制的工艺步骤。合金物体的 内部机械性能取决于物体在其生产过程中经历的厚度减薄的程 度。在该实施方案中，根据物体的厚度减薄来计算内部机械性能。 由此，改善对内部机械性能的评估。根据本专利技术的一个实施方案，该方法包括接收金属合金物 体的温度，基于物体的温度和所测量的电阻率来计算给定参考温 度下的电阻率和基于参考温度下的电阻率来计算金属合金中溶解 的合金元素的含量。优选地，该参考温度接近室温。例如，参考 温度在15 30。C之间。电阻率与所测量物体的温度高度相关。根 据该实施方案，在用于进一步计算之前，将所测量的电阻率重新 计算成给定温度下的电阻率。由此，消除电阻率的温度依赖性， 从而改善对内部机械性能的评估。根据本专利技术的一个实施方案，通过热力学计算来计算金属合 金物体中溶解的金属元素的含量。进行这些计算，以获得依赖于可变平衡温度的溶解合金元素的可能含量。因此，热力学计算使得可以只用一个参数，即平衡温度，来表达多个溶解的合金组分的含量。由于可以使用市售计算程序来进行计算，因此，利用热力学计算来计算合金物体中溶解的合金元素的含量也很方便。根据本专利技术的一个实施方案，基于金属合金中的电阻率、金 属合金中溶解的合金元素的含量和金属合金的已知化学组成之间 的第一数学关系和金属合金中溶解的合金元素的含量、金属合金 的已知化学组成和平衡温度之间的第二数学关系来计算金属合金 中溶解的合金元素的含量。基于第一和第二数学关系来迭代计算 平衡温度，并且基于计算的平衡温度和第二数学关系来计算金属 合金中溶解的合金元素的含量。根据本专利技术的一个实施方案，所计算的内部机械性能反映金 属合金物体的强度。反映金属合金物体强度的机械性能例如是物 体的抗拉强度、屈服强度和延伸率。基于所计算的金属合金中溶 解的合金元素的含量来本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于具有已知化学组成的金属合金物体的电阻率来评估所述金属合金物体的一种或更多种内部机械性能的方法，其中所述方法包括：　　　　测定所述金属合金物体的电阻率，　　　　基于所测定的电阻率和所述金属合金物体的化学组成来计算所述金属合金物体中溶解的合金元素的含量，以及据此　　　　计算所述金属合金物体的至少一种内部机械性能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯滕林德，伦纳特特格尔，
申请(专利权)人：ABB公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]