一种基于球形压入法的金属材料塑性参数获取方法技术

本发明专利技术提供一种基于球形压入法的金属材料塑性参数获取方法，包括如下步骤：使硬质球形压头对齐于金属试样的待测试压入区域；使用硬质球形压头在待测试压入区域施加载荷直至最大载荷F

【技术实现步骤摘要】
一种基于球形压入法的金属材料塑性参数获取方法


[0001]本专利技术涉及材料测试领域，特别是涉及一种基于球形压入法的金属材料塑性参数获取方法。

技术介绍

[0002]塑性参数表示金属材料的变形能力，是评价材料质量的重要指标。通常将测试材料加工成拉伸试样进行单轴拉伸试验，通过试样断裂前后长度和断面的变形程度表征材料的断后伸长率和断面收缩率作为评价材料塑性的两项指标，对于在役构件或微小试料无法采用传统拉伸试验进行力学性能测试，难于进行塑性参数评定。
[0003]球压入法是通过对材料表面微区域施加载荷，并根据载荷
‑
深度测试和力学计算公式获得材料的力学性能，测试时基本不会对设备造成破坏性损伤，对试样尺寸和形状要求没有严格要求，成为在役设备材料力学性能的新兴检测手段。然而目前压入法试验主要集中在对材料的强度、刚度和硬度等方面的测定，尚未有研究者提出有效评价材料塑性的压入测试方法。
[0004]因此本专利技术提供一种基于球形压入法的金属材料塑性参数获取方法，来解决现有技术中的单轴拉伸试验无法用于评价如在役构件或微小试料等情况下的塑性参数的问题。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于球形压入法的金属材料塑性参数获取方法，用于解决现有技术中的常用塑性参数试验方法无法用于评价如在役构件或微小试料等情况下的塑性参数的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于球形压入法的金属材料塑性参数获取方法，包括如下步骤：
[0007]使硬质球形压头对齐于金属试样的待测试压入区域；
[0008]使用硬质球形压头在待测试压入区域逐渐增加载荷直至最大载荷F
mf
，并在达到最大载荷F
mf
后卸载；在加载和卸载过程中通过位移传感器实时获取硬质球形压头的压入深度数据，记录施加载荷与压入深度之间的关系曲线；
[0009]在关系曲线上提取最大压入深度h
mf
和残余压入深度h
cf
；
[0010]根据关系式计算得出收缩率Z；根据以及计算得出伸长率A，其中d
f
为测量的压痕直径，D为硬质球形压头的直径。
[0011]优选的，为了这样保证塑性参数计算结果的准确性，所述金属材料塑性参数获取方法还包括：对金属试样表面进行处理，保证待测试压入区域平整。
[0012]优选的，所述待测试压入区域在处理之后的表面粗糙度小于0.8μm，减小了表面粗
糙度对测试结果的影响，进一步提高了塑性参数计算结果的准确性。
[0013]优选的，所述使用硬质球形压头在待测试压入区域逐渐增加载荷直至最大载荷F
mf
，并在达到最大载荷F
mf
后卸载的步骤包括：始终保持所述硬质球形压头垂直于金属试样的待测试压入区域；用来确保对待测试金属施加的载荷的始终垂直于待测试金属材料表面，进而确保产生的压入深度和压痕直径是载荷直接作用的结果，而不是其法向的分解载荷，从而保证塑性参数计算结果的准确性。
[0014]优选的，所述最大载荷F
mf
满足以下条件：对于黑色金属，最大压入载荷F
mf
满足F
mf
＝294D2；对于有色金属，最大压入载荷F
mf
满足F
mf
＝98D2；进一步保证得到的施加载荷与压入深度之间的关系曲线的准确性。
[0015]优选的，所述测量压痕直径d
f
使用光学显微镜测量，通过光学显微镜可以得到更为精确的测试结果，进而保证塑性参数计算结果的准确性。
[0016]优选的，所述使硬质球形压头对齐于金属试样的待测试压入区域的步骤包括：
[0017]固定压入设备与金属试样的相对位置，压入设备包括硬质球形压头和位移传感器，硬质球形压头直径为D，位移传感器用于测量硬质球形压头的压入深度；如此可更为便捷的得出施加载荷与压入深度之间的关系曲线。
[0018]如上所述，本专利技术的一种基于球形压入法的金属材料塑性参数获取方法，具有以下有益效果：本专利技术通过硬质球形压头和对待测金属材料进行压入测试，并根据测试得到的测量压痕直径d
f
、最大压入深度h
mf
以及残余压入深度h
cf
，进而计算得到金属塑性参数收缩率Z和伸长率A，解决了现有常用塑性参数测试方法无法用于评价如在役构件或微小试料等情况下的塑性参数的问题。
附图说明
[0019]图1显示为本专利技术一种基于球形压入法的金属材料塑性参数获取方法的示意图；
[0020]图2显示为本专利技术一种基于球形压入法的金属材料塑性参数获取方法的施加载荷与压入深度之间的关系曲线示意图。
[0021]元件标号说明
[0022]1ꢀꢀ
硬质球形压头
[0023]2ꢀꢀ
金属试样
具体实施方式
[0024]以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。
[0025]须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。
[0026]如图1所示，本专利技术提供一种基于球形压入法的金属材料塑性参数获取方法，其步骤包括：
[0027]使硬质球形压头1对齐于金属试样2的待测试压入区域；
[0028]使用硬质球形压头1在待测试压入区域逐渐增加载荷直至最大载荷F
mf
，并在达到最大载荷F
mf
后卸载；在加载和卸载过程中通过位移传感器实时获取硬质球形压头1的压入深度数据，记录施加载荷与压入深度之间的关系曲线；
[0029]在关系曲线上提取最大压入深度h
mf
和残余压入深度h
cf
；
[0030]根据关系式计算得出收缩率Z；
[0031]根据以及计算得出伸长率A，其中d
f
为测量压痕直径，D为硬质球形压头1的直径。
[0032]本专利技术的一种基于球形压入法的金属材料塑性参数获取方法通过硬质球形压头1和对待测金属材料进行压入测试，并根据测试得到的测量压痕直径d
f
、最大压入深度h
mf
以及残余压入深度h
cf
，进而计算得到金属塑性参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于球形压入法的金属材料塑性参数获取方法，其特征在于，包括以下步骤：使硬质球形压头(1)对齐于金属试样(2)的待测试压入区域；使用硬质球形压头(1)在待测试压入区域施加载荷直至最大载荷F
mf
，并在达到最大载荷F
mf
后卸载；在加载和卸载过程中实时获取硬质球形压头(1)的压入深度数据，记录施加载荷与压入深度之间的关系曲线；在关系曲线上提取最大压入深度h
mf
和残余压入深度h
cf
；根据关系式计算得出收缩率Z；根据以及计算得出伸长率A，其中d
f
为测量的压痕直径；d
cf
为残余压痕直径；D为硬质球形压头(1)的直径。2.根据权利要求1所述的基于球形压入法的金属材料塑性参数获取方法，其特征在于：所述使用硬质球形压头(1)在待测试压入区域施加载荷直至最大载荷F
mf
，并在达到最大载荷F

【专利技术属性】
技术研发人员：吴海利，
申请(专利权)人：上海电气电站设备有限公司，
类型：发明
国别省市：