專利名稱：鋁合金模鍛件平面應(yīng)變斷裂韌性的測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋁合金模鍛件平面應(yīng)變斷裂韌性的測試方法，具體為7A60鋁合金模鍛件平面應(yīng)變斷裂韌性的測試方法。
背景技術(shù)：
材料在鑄造、熔煉和鍛造過程中，往往容易產(chǎn)生諸如氣孔、夾雜、疏松、縮孔、白點(diǎn)和裂紋等缺陷；在熱處理、機(jī)加工以及使用中都不可避免地會產(chǎn)生損傷和裂紋，因此必須引入斷裂力學(xué)的理念。在斷裂力學(xué)中，材料的斷裂韌性是考核材料力學(xué)性能的一個重要指標(biāo)，也是設(shè)計(jì)構(gòu)件必須考慮的重要參數(shù)之一，因而準(zhǔn)確有效地測定材料的斷裂韌性尤為重要。就7A60模鍛件而言，其盤體部分在厚度方向的應(yīng)力σ ζ幸0，屬于平面應(yīng)變狀態(tài)，必須測定其平面應(yīng)變斷裂韌性Krc。Kic相對材料的其他力學(xué)性能來說，是一個比較敏感的力學(xué)性能指標(biāo)，其不僅取決于材料的成分、組織結(jié)構(gòu)等內(nèi)在因素，同時也受到加載速率、溫度和試樣厚度(即應(yīng)力狀態(tài))等外在條件的強(qiáng)烈影響，難以測準(zhǔn)。在前期研究種對不同厚度的擠壓板進(jìn)行多次Krc緊湊拉伸試樣試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，對于7A60合金Kk測試來說，并不是試樣越厚越好，而是在一個范圍內(nèi)最佳。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種鋁合金模鍛件平面應(yīng)變斷裂韌性的測試方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種鋁合金模鍛件平面應(yīng)變斷裂韌性的測試方法，包括以下步驟:
(i )試樣的準(zhǔn)備
將模鍛件加工成厚度為IOmm的緊湊拉伸試樣，進(jìn)行試驗(yàn)時取三個狀態(tài)相同的試樣，用丙酮清洗試樣裂紋處，給試樣編號，并測出試樣的寬度W和厚度B ；
(ii)裂紋長度的確定
將試樣安裝夾具，并在疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行疲勞預(yù)制裂紋，最大疲勞載荷為3kN，疲勞應(yīng)力比為1/10，疲勞頻率為IOHz，當(dāng)裂紋總長度a符合a/W=0.45 0.55時停止疲勞，以Imm/min的速率將試樣拉斷，記錄試驗(yàn)機(jī)上測得的拉斷力Fm，然后在B/4、B/2和3B/4的位置上分別測量裂紋長度a2、a3和a4 ;在計(jì)算斷裂韌性時，取裂紋長度a=l/3 (a2+a3+a4)；
(iii)臨界載荷Pq的確定
以裂紋開口位移V為橫坐標(biāo)，以試驗(yàn)載荷P為縱坐標(biāo)作P-V曲線。在P-V曲線上，通過原點(diǎn)O作線形段的直線0A，并通過原點(diǎn)O畫一條割線OP5,使它的斜率比OA的斜率降低5%，如果在P5之前，曲線上的每點(diǎn)的載荷都低于P5，則取Pq= P5，如果在P5之前還有一個載荷超過P5的最大載荷，則取這個最大載荷作為臨界載荷Pq ；
(iv)Kq的計(jì)算確定Pq后，即可按公式Kg =計(jì)算條件斷裂韌性值KQ。本發(fā)明鋁合金模鍛件平面應(yīng)變斷裂韌性的測試方法為7A60合金Kk測試提供了一個試樣厚度的最佳值，使得測試結(jié)果更加準(zhǔn)確。


圖1為裂紋長度的測量位置；
圖2為P-V曲線圖。
具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明鋁合金模鍛件平面應(yīng)變斷裂韌性的測試方法做詳細(xì)說明:
(i)試樣的準(zhǔn)備
將模鍛件加工成厚度為IOmm的緊湊拉伸試樣，進(jìn)行試驗(yàn)時取三個狀態(tài)相同的試樣，用丙酮等有機(jī)溶劑清洗試樣裂紋處，避免油污影響裂紋擴(kuò)展，給試樣編號，并用數(shù)顯卡尺和千分尺分別測出試樣的寬度W和厚度B ;
(ii)裂紋長度的確定
將試樣安裝夾具，并在疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行疲勞預(yù)制裂紋，最大疲勞載荷為3kN，疲勞應(yīng)力比為1/10，疲勞頻率為IOHz，當(dāng)裂紋總長度(包括機(jī)加工切口與疲勞預(yù)制裂紋的總長)符合a/W=0.45 0.55時停止疲勞，以lmm/min的速率將試樣拉斷，記錄試驗(yàn)機(jī)上測得的拉斷力Fm，然后按圖1分別在B/4、B/2和3B/4的位置上分別測量裂紋長度a2、a3和a4及在計(jì)算斷裂韌性時,取裂紋長度a=l/3(a2+a3+a4);其中，a2、a3和a4中任意兩個測量值之差不得大于a的10% ；
(iii)臨界載荷Pq的確定
以裂紋開口位移V為橫坐標(biāo)，以試驗(yàn)載荷P為縱坐標(biāo)作P-V曲線。在P-V曲線上，按照試驗(yàn)規(guī)范的要求，需要通過原點(diǎn)O作線形段的直線0A，并通過原點(diǎn)O畫一條割線OP5,使它的斜率比OA的斜率降低5%，但由于加載初期引伸計(jì)滯后，必須舍去前面的非線性段，故以線性段的起點(diǎn)O’點(diǎn)作為原點(diǎn)，見圖2，如果在P5之前，曲線上的每點(diǎn)的載荷都低于P5,則取Pq=P5,如果在P5之前還有一個載荷超過P5的最大載荷，則取這個最大載荷作為臨界載荷Pq ；
(iv)Kq的計(jì)算
確定匕后，即可按公式=計(jì)算條件斷裂韌性值KQ。其中Y (a/W)為
W
裂紋形狀幾何因子，可查表得到，測試結(jié)果見表1:
權(quán)利要求
1.一種鋁合金模鍛件平面應(yīng)變斷裂韌性的測試方法，包括以下步驟: (i )試樣的準(zhǔn)備 將模鍛件加工成厚度為IOmm的緊湊拉伸試樣，進(jìn)行試驗(yàn)時取三個狀態(tài)相同的試樣，用丙酮清洗試樣裂紋處，給試樣編號，并測出試樣的寬度W和厚度B ； (ii)裂紋長度的確定 將試樣安裝夾具，并在疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行疲勞預(yù)制裂紋，最大疲勞載荷為3kN，疲勞應(yīng)力比為1/10，疲勞頻率為10Hz，當(dāng)裂紋總長度a符合a/W=0.45 0.55時停止疲勞，以Imm/min的速率將試樣拉斷，記錄試驗(yàn)機(jī)上測得的拉斷力Fm，然后在B/4、B/2和3B/4的位置上分別測量裂紋長度a2、a3和a4 ;在計(jì)算斷裂韌性時，取裂紋長度a=l/3 (a2+a3+a4)； (iii)臨界載荷Pq的確定 以裂紋開口位移V為橫坐標(biāo)，以試驗(yàn)載荷P為縱坐標(biāo)作P-V曲線，在P-V曲線上，通過原點(diǎn)O作線形段的直線0A，并通過原點(diǎn)O畫一條割線OP5,使它的斜率比OA的斜率降低5%，如果在P5之前，曲線上的每點(diǎn)的載荷都低于P5,則取Pq=P5,如果在P5之前還有一個載荷超過P5的最大載荷，則取這個最大載荷作為臨界載荷Pq ； (iv)Kq的計(jì)算 確定Pq后，即可按公式^ = | 1α/ Τ)計(jì)算條件斷裂韌性值Kq ； 其中:KQ—斷裂 韌性；PQ—臨界載荷'Y (a/ff) 一裂紋形狀幾何因子；W—寬度出一厚度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鋁合金模鍛件平面應(yīng)變斷裂韌性的測試方法，包括步驟(ⅰ)試樣的準(zhǔn)備；(ⅱ)裂紋長度的確定；(ⅲ)臨界載荷PQ的確定；(ⅳ)KQ的計(jì)算。本發(fā)明鋁合金模鍛件平面應(yīng)變斷裂韌性的測試方法為7A60合金KIC測試提供了一個試樣厚度的最佳值，使得測試結(jié)果更加準(zhǔn)確。
文檔編號G01N3/00GK103149076SQ20131004538
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者肖凱業(yè), 鄭曉靜, 寇益強(qiáng), 鄭文 申請人:核工業(yè)理化工程研究院