簡(jiǎn)述金屬材料力學(xué)性能測(cè)試方法的發(fā)展及應(yīng)用

李合美 趙亞謀 張軍強(qiáng)

摘 要 產(chǎn)品在使用的時(shí)候需要承受一定的力或是能量及溫度等因素的影響，所以材料在選用的時(shí)候要著重檢查其使用性能、工藝性能以及相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性。在這其中最重要的就是使用性能，另外它的力學(xué)性能是確定各項(xiàng)工程參數(shù)最重要的基礎(chǔ)。要想能夠充分使用材料就先要充分了解材料的力學(xué)性能和相關(guān)的影響因素。所以對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試就成為最重要的內(nèi)容?；诖耍疚膶⒅胤治鰷y(cè)試方式的發(fā)展以及基本的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 金屬材料；力學(xué)性能；檢測(cè)技術(shù)；發(fā)展及方向

引言

金屬材料是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展以及生產(chǎn)制造過(guò)程中最重要的物質(zhì)條件，也是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的核心，尤其是對(duì)于軍工行業(yè)來(lái)說(shuō)。金屬材料本身具有極強(qiáng)的力學(xué)性能，由于各項(xiàng)金屬技術(shù)的不斷進(jìn)步，新型的金屬材料不斷產(chǎn)生，應(yīng)用的范圍也越來(lái)越廣?，F(xiàn)在軍事工業(yè)生產(chǎn)水平的提升以及產(chǎn)品本身性能對(duì)金屬材料的力學(xué)性能提出了越來(lái)越高的要求。其中材料檢測(cè)之中力學(xué)性能的檢測(cè)是非常重要的一項(xiàng)，它給傳統(tǒng)的力學(xué)測(cè)試帶來(lái)了重大的挑戰(zhàn)，也促進(jìn)了檢測(cè)技術(shù)的提升，使得現(xiàn)在檢測(cè)技術(shù)更加精準(zhǔn)[1]。

1 檢測(cè)技術(shù)

1.1 拉伸測(cè)試

在力學(xué)測(cè)試之中該測(cè)試方式是使用最廣泛的一種。在進(jìn)行拉伸的時(shí)候其金屬的強(qiáng)度以及塑性都是最重要的參數(shù)指標(biāo)。它能夠清楚反映出來(lái)金屬在受力之后發(fā)生的彈性、彈塑性以及斷裂性三個(gè)基本的變形階段。并且該方式測(cè)量穩(wěn)定，其理論計(jì)算也都比較方便。在該測(cè)試之中金屬材料在被破壞之前的變形都是均勻的，但是卻無(wú)法獲得比較大的變形量，所以測(cè)試的范圍不大。

1.2 壓縮實(shí)驗(yàn)

該試驗(yàn)主要就是測(cè)試材料的抗拉強(qiáng)度，然后觀察其受力之后的變化現(xiàn)象。在該實(shí)驗(yàn)之中能夠獲得很大的變形量，將在上述試驗(yàn)之中的不足得以彌補(bǔ)。該實(shí)驗(yàn)方式目前的應(yīng)用范圍非常廣泛。但是需要注意的是因?yàn)椴牧隙嗣娴哪Σ列?yīng)，所以無(wú)法獲得均勻的變形，必須要有一定的潤(rùn)滑條件來(lái)將其摩擦進(jìn)行消除，只有這樣才能夠獲得比較準(zhǔn)確的材料能。

1.3 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)

該實(shí)驗(yàn)主要是在扭轉(zhuǎn)力的作用之下觀察金屬材料的受力和變形情況。通過(guò)這一方式能夠測(cè)定該材料的剪切屈服極限以及剪切強(qiáng)度極限。一般金屬材料在該實(shí)驗(yàn)之下會(huì)有四個(gè)變形階段，即彈性、屈服、強(qiáng)化和最終的斷裂階段[2]。

1.4 硬度試驗(yàn)

該實(shí)驗(yàn)主要測(cè)試金屬材料的表面局部的變形能力，主要有壓入法和刻畫法兩種方式，但是基本上都會(huì)采用第一種方式。這種試驗(yàn)方式在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中是最經(jīng)濟(jì)和迅速的一種方式，要是對(duì)硬度比較低的金屬材料進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候使用布氏硬度測(cè)量比較合適；要是金屬材料的硬度比較大，就要采用洛氏或是維氏試驗(yàn)方式比較合適。

1.5 沖擊韌度測(cè)試

該試驗(yàn)的主要目的在于看其金屬材料在沖擊力的作用之下的沖擊吸收功以及相應(yīng)的沖擊韌度。該試驗(yàn)主要能夠檢驗(yàn)材料的品質(zhì)以及材料內(nèi)部的相關(guān)缺陷，除此以外還能夠給熱處理加工的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，并且已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到了工業(yè)的生產(chǎn)之中以及科學(xué)研究之中。該檢測(cè)方式本身檢測(cè)方式便捷，具有極強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性能。

1.6 疲勞試驗(yàn)

任何零件的性能都會(huì)隨著使用周期的變化變?nèi)?，因此這樣就被稱為金屬的疲勞。所以在測(cè)試的時(shí)候都是對(duì)金屬材料的疲勞極限進(jìn)行測(cè)量，通常使用的都是旋轉(zhuǎn)彎曲試驗(yàn)。但是在試驗(yàn)的時(shí)候無(wú)法保證試件會(huì)無(wú)限次進(jìn)行循環(huán)，所以基本上都是會(huì)規(guī)定一個(gè)實(shí)驗(yàn)基數(shù)[3]。

2 發(fā)展

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的主要領(lǐng)域在于軍工行業(yè)、航空航天、海底鉆井、核反應(yīng)等等，這些領(lǐng)域一般工作的條件都非常復(fù)雜，再加上目前很多新材料的出現(xiàn)給傳統(tǒng)的材料力學(xué)性能帶來(lái)了非常大的挑戰(zhàn)。所以在未來(lái)金屬材料測(cè)試將會(huì)朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展[4]。

第一，應(yīng)該要提升其測(cè)試的靈敏程度以及測(cè)試的精度。目前因?yàn)檐姽ば袠I(yè)各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)于產(chǎn)品的性能要求越來(lái)越高，所以原先進(jìn)行材料測(cè)試的方式已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前的測(cè)試需求，所以在未來(lái)應(yīng)該要及時(shí)更新具有更高靈敏度和精度的方式。

第二，目前材料工程發(fā)展不斷增強(qiáng)，也有很多新材料在生產(chǎn)軍工行業(yè)所必需的產(chǎn)品的時(shí)候被應(yīng)用其中，所以原先的測(cè)量設(shè)備以及技術(shù)都不適用這些新材料的測(cè)試要求，對(duì)此應(yīng)該要根據(jù)現(xiàn)今新材料的發(fā)展不斷更新測(cè)試設(shè)備以及測(cè)試技術(shù)，以滿足當(dāng)前力學(xué)條件日漸復(fù)雜的要求。

第三，測(cè)量的體系也應(yīng)該要向著科學(xué)化和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，在最大程度上減少因?yàn)樵O(shè)備操作不當(dāng)所引起的誤差，并且滿足日漸嚴(yán)格的進(jìn)度要求。

第四，目前很多新的軍事領(lǐng)域不斷出現(xiàn)，很多產(chǎn)品工作的環(huán)境變得越來(lái)越惡劣，使用原先的測(cè)試方式無(wú)法將金屬材料在實(shí)際工作環(huán)境之中的行為表現(xiàn)出來(lái)，所以也就無(wú)法將其性能做出可靠的評(píng)價(jià)。未來(lái)使用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)能夠在模擬的使用環(huán)境之下進(jìn)行測(cè)試，以此應(yīng)對(duì)更壞的變化，給產(chǎn)品后續(xù)的設(shè)計(jì)制造以及維護(hù)都提供了相應(yīng)的指導(dǎo)條件[5]。

3 結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)下金屬材料的測(cè)量方式已經(jīng)朝著快捷、精確、自動(dòng)化等方向發(fā)展，在進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試的時(shí)候要盡可能使用現(xiàn)代的科學(xué)手段，建立起來(lái)新的測(cè)試方式，并且積極使用計(jì)算機(jī)技術(shù)等來(lái)輔助金屬材料的檢測(cè)，保證最終的檢測(cè)精確度能夠達(dá)到最大。

參考文獻(xiàn)

[1] 李思銳.金屬材料力學(xué)性能測(cè)試方法發(fā)展探討[J].綠色環(huán)保建材，

2017，（10）：24-24.

[2] 趙志國(guó).金屬材料力學(xué)性能檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016，（12）：3048.

[3] 肖廈子，宋定坤，楚海建，等.金屬材料力學(xué)性能的輻照硬化效應(yīng)[J].力學(xué)進(jìn)展，2015，（45）：141-178.

[4] 鐘雪華，方佳明.影響金屬材料耐蝕性因素的研究和探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017，（09）：123.

[5] 金屬材料力學(xué)性能檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的新思路[J].建材與裝飾，2017，

（51）：203.