一种稀土系镁合金腐蚀后力学性能的测试方法及其应用技术

本发明专利技术公开一种稀土系镁合金腐蚀后力学性能的测试方法及其应用，测试方法包括如下过程：对腐蚀后的稀土系镁合金拉伸试样进行清洗、干燥；将清洗、干燥后的稀土系镁合金拉伸试样拉伸段的表面进行散斑处理；将进行了散斑处理的稀土系镁合金拉伸试样进行拉伸试验，同时通过数字散斑相关方法观测稀土系镁合金拉伸试样散斑处理部位，计算得到拉伸过程中稀土系镁合金拉伸试样的应力应变。本发明专利技术通过在传统拉伸实验中引入数字图像相关方法和腐蚀变量，获得一种简单易行的新型力学实验测试技术，无需进行原位测量，设备搭建的成本较低、提高了实验效率。实验效率。实验效率。

【技术实现步骤摘要】
一种稀土系镁合金腐蚀后力学性能的测试方法及其应用


[0001]本专利技术属于腐蚀检测
，具体涉及一种稀土系镁合金腐蚀后力学性能的测试方法及其应用。

技术介绍

[0002]镁合金是一种性能优良的轻金属，近些年广泛应用于医疗，国防及高新产业等，但其较差的耐腐蚀性成为限制其应用的一大关卡。因此腐蚀后力学性能的变化对镁合金器件的安全使用，特别是服役环境和服役年限，都具有决定性价值。此外，腐蚀后力学性能的变化所反应出的腐蚀机理对改进材料的耐腐蚀性也具有重要参考价值。然而，传统力学试验通常只能对材料的总体力学性能进行宏观的概括总结。腐蚀带来的微观蚀坑，裂纹，腐蚀产物等不均匀变化对局部范围的影响无法被观测到，更无法反映这些微观应变到宏观应变的演化规律。这种信息的缺失对材料的深入研究非常不利。
[0003]数字图像相关方法(digital image correlation DIC，又称数字散斑相关方法)，是一种结合现代数字图像处理和分析技术的实验测试技术。区别于传统力学测量的一维数据，利用这种非接触式的光学应变测量系统，能够直观清晰地反应被测量物体的二维甚至三维的变形行为。该技术不需要特殊测量环境，具有非常宽广的测量范围，和强大的扩展分析能力。将其引入材料的力学性能测试，能够对材料的微观应变演化进行详细的观测与分析，对研究材料的腐蚀机理及腐蚀条件对材料力学性能的影响具有重要价值。但目前上述方法多运用于原位测试装置，存在腐蚀液影响成像，设备搭建成本高难度大，实验时间长等问题。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种稀土系镁合金腐蚀后力学性能的测试方法及其应用，本专利技术通过在传统拉伸实验中引入数字图像相关方法和腐蚀变量，获得一种简单易行的新型力学实验测试技术，无需进行原位测量，设备搭建的成本较低、提高了实验效率。
[0005]本专利技术的目的是通过下述技术方案来实现的：
[0006]一种稀土系镁合金腐蚀后力学性能的测试方法，包括如下过程：
[0007]对腐蚀后的稀土系镁合金拉伸试样进行清洗、干燥；
[0008]将清洗、干燥后的稀土系镁合金拉伸试样拉伸段的表面进行散斑处理；
[0009]将进行了散斑处理的稀土系镁合金拉伸试样进行拉伸试验，同时通过数字散斑相关方法观测稀土系镁合金拉伸试样散斑处理部位，计算得到拉伸过程中稀土系镁合金拉伸试样的应力应变。
[0010]优选的，对稀土系镁合金拉伸试样拉伸段的表面进行散斑处理时，先均匀的喷一层白漆，待白漆完全晾干后，用黑色喷漆在白漆上喷出均匀随机的散斑点，再次晾干，散斑处理完成。
[0011]优选的，对稀土系镁合金拉伸试样拉伸段的表面进行散斑处理时，黑白各占50％的比例。
[0012]优选的，一个散斑的大小占到数字散斑相关方法观测时的5
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7个像素点。
[0013]优选的，对稀土系镁合金拉伸试样进行腐蚀时，对拉伸段进行不同条件下的腐蚀。
[0014]优选的，对拉伸段进行腐蚀的条件为根据稀土系镁合金的服役条件选择的参数。
[0015]优选的，对拉伸段进行腐蚀的条件包括腐蚀时间、腐蚀溶液和腐蚀温度。
[0016]优选的，稀土系镁合金拉伸试样制备过程包括：将稀土系镁合金拉伸试样表面的氧化层打磨掉，之后用去离子水和无水乙醇冲洗干净，再进行烘干；之后将稀土系镁合金拉伸试样使用胶带将夹持端包裹住，之后再进行腐蚀。
[0017]优选的，对稀土系镁合金拉伸试样腐蚀后，去除夹持端上的胶带，之后用去离子水冲洗，随后用无水乙醇超声10
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20分钟，之后用冷风烘干，将用冷风烘干后的稀土系镁合金拉伸试样用于散斑处理。
[0018]本专利技术如上所述稀土系镁合金腐蚀后力学性能的测试方法的应用，该测试方法用于稀土系镁合金加工工艺的优化、稀土系镁合金服役年限的预测和/或稀土系镁合金抗腐蚀性能的评价。
[0019]本专利技术具有如下有益效果：
[0020]本专利技术稀土系镁合金腐蚀后力学性能的测试方法在实施时，通过对腐蚀后的稀土系镁合金拉伸试样拉伸段的表面进行散斑处理，既满足了数字散斑相关方法观测的需求，同时无需在腐蚀的过程中进行原位测量，即无需边腐蚀边测量，因此本专利技术在将拉伸试样腐蚀后再进行测量，降低了设备搭建的难度和成本。此外由于腐蚀时间一般较长，如果边腐蚀观测，首先大大影响了观测效率；其次腐蚀溶液的透明度必须满足要求，对腐蚀条件有所限制；最后还要考虑腐蚀溶液和样品腐蚀行为对成像质量的影响。而本专利技术的上述方案有效的避免了该问题，大大提高了实验效率和实验方案的普适性。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例中所用拉伸金属试样的示意图；
[0022]图2为本专利技术实施例中图形采集系统搭建示意图；
[0023]图3(a)为本专利技术实施例1中铸态样品腐蚀0h后的DIC图像和拉伸曲线，图3(b)为本专利技术实施例1中铸态样品腐蚀6h后的DIC图像和拉伸曲线，图3(c)为本专利技术实施例1中铸态样品腐蚀12h后的DIC图像和拉伸曲线，图3(d)为本专利技术实施例1中铸态样品腐蚀24h后的DIC图像和拉伸曲线。
[0024]图4(a)为本专利技术实施例2中挤压态样品腐蚀0h后的DIC图像和拉伸曲线，图4(b)为本专利技术实施例2中挤压态样品腐蚀6h后的DIC图像和拉伸曲线，图4(c)为本专利技术实施例2中挤压态样品腐蚀12h后的DIC图像和拉伸曲线，图4(d)为本专利技术实施例2中挤压态样品腐蚀24h后的DIC图像和拉伸曲线。
[0025]其中，1
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拉伸试样，2
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拉伸夹具，3
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Instron万能试验机，4
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第一计算机，5
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CCD相机，6
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三脚架，7
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点光源，8
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第二计算机。
具体实施方式
[0026]下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0027]本专利技术稀土系镁合金腐蚀后力学性能的测试方法的过程包括如下步骤：
[0028]1.使用线切割将稀土系镁合金材料制作成Instron万能试验机拉伸夹具所能安装固定的板状拉伸试样，并将拉伸试样拉伸段的四个面用2000目的砂纸打磨光滑，防止表面氧化产物对样品力学性能的影响。
[0029]2.将拉伸试样两端的夹持端用胶带缠绕包裹，仅将试样中部的拉伸段暴露出来。对拉伸试样拉伸段进行不同条件下的腐蚀，并在腐蚀后的上表面进行喷漆作为散斑标记。散斑标记需满足以下四点：1.散斑点随机；2.高对比度；3.均一的散斑；4.黑白各占50％比例。特别地，一个散斑的大小尽量满足占到5
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7个像素点为最佳。
[0030]3.搭建应力测试系统与图像采集系统，如图2所示，硬件系统包括Instron万能试验机、拉伸夹具、CCD相机(两台)、三脚架、点光源和计算机(两台)。软件系统包括拉伸机系统、SNAP
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土系镁合金腐蚀后力学性能的测试方法，其特征在于，包括如下过程：对腐蚀后的稀土系镁合金拉伸试样进行清洗、干燥；将清洗、干燥后的稀土系镁合金拉伸试样拉伸段的表面进行散斑处理；将进行了散斑处理的稀土系镁合金拉伸试样进行拉伸试验，同时通过数字散斑相关方法观测稀土系镁合金拉伸试样散斑处理部位，计算得到拉伸过程中稀土系镁合金拉伸试样的应力应变。2.根据权利要求1所述的一种稀土系镁合金腐蚀后力学性能的测试方法，其特征在于，对稀土系镁合金拉伸试样拉伸段的表面进行散斑处理时，先均匀的喷一层白漆，待白漆完全晾干后，用黑色喷漆在白漆上喷出均匀随机的散斑点，再次晾干，散斑处理完成。3.根据权利要求2所述的一种稀土系镁合金腐蚀后力学性能的测试方法，其特征在于，对稀土系镁合金拉伸试样拉伸段的表面进行散斑处理时，黑白各占50％的比例。4.根据权利要求2所述的一种稀土系镁合金腐蚀后力学性能的测试方法，其特征在于，一个散斑的大小占到数字散斑相关方法观测时的5
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7个像素点。5.根据权利要求1所述的一种稀土系镁合金腐蚀后力学性能的测试方法，其特征在于，对稀土系镁合金拉伸试样进行腐蚀时，对拉伸段进行不同条件下的腐蚀。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：周玉美，吴颖，房大庆，孙博宇，韩呈祥，薛德祯，丁向东，孙军，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：