一种金属基复合材料基体的力学性能测试方法技术

本发明专利技术公开了一种金属基复合材料基体的力学性能测试方法，其包括制样、试验、筛选、计算、拟合、结果。在待测复合材料的表面打出多个纳米压痕，对筛选出来的纳米压痕，输出载荷‑位移曲线以求出等效模量、参数曲率、刚度、最大压入深度，根据无纲量函数进行特征应力、特征应变、应变强化指数和应力‑应变关系的计算，得到应力‑应变值，然后进行模拟并优化。将特征应力、特征应变和应变强化指数代入到弹塑性应力‑应变模型公式中，得到待测复合材料的力学性能。本发明专利技术只需要一次检测可以得到弹性模量、硬度、应力‑应变曲线和弹塑性本构方程，与传统的拉伸相比，维氏硬度测试相比，试样表面无破坏，效率更高，测量更加全面。

【技术实现步骤摘要】
一种金属基复合材料基体的力学性能测试方法
本专利技术涉及一种材料力学性能的测试方法，具体是一种金属基复合材料基体的力学性能测试方法。
技术介绍
力学性能是材料评价的一个重要的标准，也是进行加工和设计的依据。目前，对于力学性能的测量一般都是单轴拉伸试验和维氏硬度试验。单轴拉伸试验，可以直接获得材料的应力-应变曲线，但是获得是金属基复合材料整体的应力-应变曲线，无法测量出复合材料中基体的力学性能。维氏硬度试验，对于复合材料的测量准确性低，对于试样表面有一定的损坏。因此对于复合材料基体的力学性能的测量，使用传统的测量方式不再适用。纳米压痕技术测量通过纳米压痕仪器可以给出整个过程的加载、卸载曲线，提供了丰富和精确的数据，操作方便，制样简单，基本上对于样品没有损伤。纳米压痕技术在薄膜上的应用已经非常广泛，在金属复合材料中的应用还是比较少。
技术实现思路
为解决现有力学性能方法的缺陷，本专利技术提供一种金属基复合材料基体的力学性能测试方法。本专利技术采用以下技术方案实现：一种金属基复合材料基体的力学性能测试方法，其包括以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属基复合材料基体的力学性能测试方法，其特征在于，其包括以下步骤：/n一、制样；/n提供待测复合材料；/n二、试验；/n在所述待测复合材料的表面打出多个纳米压痕；/n三、筛选；/n根据预定好的纳米深度范围从所述多个纳米压痕中筛选符合条件的纳米压痕；/n四、计算；/n对筛选出来的纳米压痕，输出载荷-位移曲线，使用所述载荷-位移曲线求出等效模量E

【技术特征摘要】
1.一种金属基复合材料基体的力学性能测试方法，其特征在于，其包括以下步骤：
一、制样；
提供待测复合材料；
二、试验；
在所述待测复合材料的表面打出多个纳米压痕；
三、筛选；
根据预定好的纳米深度范围从所述多个纳米压痕中筛选符合条件的纳米压痕；
四、计算；
对筛选出来的纳米压痕，输出载荷-位移曲线，使用所述载荷-位移曲线求出等效模量E*、参数曲率C、刚度S、最大压入深度hm，根据无纲量函数进行特征应力σr、特征应变、应变强化指数和应力-应变关系的计算，得到应力-应变值；
五、拟合；
将所述应力-应变值进行模拟，如果模拟得到的载荷-位移曲线与实验得到的载荷-位移曲线存在差别且差别超出预定好的差别范围，则需要将特征应力与特征应变进行优化；
六、结果；
通过对特征应力、特征应变和应变强化指数不断的迭代，确定了最终的特征应力、特征应变和应变强化指数，将特征应力、特征应变和应变强化指数代入到弹塑性应力-应变模型公式中，得到所述待测复合材料的力学性能。


2.如权利要求1所述的金属基复合材料基体的力学性能测试方法，其特征在于，所述载荷-位移曲线是针对筛选出来的纳米压痕设计的，采用以下表达式：












其中，p为载荷，h为压头深度，hr为残余深度，Wp为加载功，Wt为卸载功，v为被测材料的泊松比，vi为金刚石的泊松比，E为被测材料的弹性模量，Ei为金刚石的弹性模量。


3.如权利要求1所述的金属基复合材料基体的力学性能测试方法，其特征在于，所述无纲量函数是针对筛选出来的纳米压痕设计的，采用以下表达式：






其中，Π1为无纲量函数1式，σ0.033为初始的特征应力，Π2为无纲量函数2式，n为迭代次数。


4.如权利要求1所述的金属基复合材料基体的力学性能测试方法，其特征在于，在步骤二中，相邻纳米压痕之间的距离是压痕宽度的至少30倍。


5.如权利要求1所述的金属基复合材料基体的力学性能测试方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：石文超，汪吉赛，曹洪，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34