專利名稱：一種金屬管材高溫性能測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬管材高溫性能測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
金屬管材在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)占有重要的地位，并在航空制造、工程機(jī)械、石油化工、 交通運(yùn)輸?shù)炔块T(mén)均已得到廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，隨著高強(qiáng)鋼、高性能鋁合金以及鈦合金等新 材料的廣泛應(yīng)用，新材料金屬管材的外部結(jié)構(gòu)也發(fā)展成多種多樣的復(fù)雜形式，金屬管材成 型難度也越來(lái)越大，其中既有金屬管材性能提高帶來(lái)的難度，也有金屬管材結(jié)構(gòu)特殊帶來(lái) 的復(fù)雜性。由于金屬管材性能的提高導(dǎo)致金屬管材在室溫時(shí)塑性差，必須通過(guò)對(duì)模具和金 屬管材加熱來(lái)提高塑性，實(shí)現(xiàn)金屬管材成型加工，在金屬管材成型加工過(guò)程中需要對(duì)金屬 管材塑性變形能力進(jìn)行評(píng)價(jià)?，F(xiàn)有的金屬管材塑性變形能力的評(píng)價(jià)方法是單向拉伸實(shí)驗(yàn)， 單向拉伸實(shí)驗(yàn)是在帶有引伸計(jì)的拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得試樣標(biāo) 距范圍內(nèi)的位移和拉伸力曲線，然后經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理獲得材料性能。但是引伸計(jì)大多不能耐 高溫，金屬管材的高溫性能往往直接通過(guò)拉伸試驗(yàn)獲得象延伸率、強(qiáng)度極限等少量性能指 標(biāo)，象應(yīng)力_應(yīng)變曲線、材料厚向異性指標(biāo)及其與變形量的關(guān)系等無(wú)法獲得，目前沒(méi)有專用 的金屬管材高溫性能測(cè)試方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決目前沒(méi)有專用的金屬管材高溫性能測(cè)試方法的問(wèn)題，進(jìn)而 提供了一種金屬管材高溫性能測(cè)試方法。 本發(fā)明的一種金屬管材高溫性能測(cè)試方法是按著以下步驟實(shí)現(xiàn)的 步驟一、制作金屬管材試樣選取長(zhǎng)度為L(zhǎng)的金屬管材，以金屬管材的中軸線0為
界，將金屬管材的上半部分兩端對(duì)稱各切掉一部分，使剩余部分的金屬管材的最短的母線
長(zhǎng)度為金屬管材長(zhǎng)度L的0. 6 0. 8倍，剩余部分形成的斜面正投影與中垂線之間的夾
角a為5 10° ，從而得到金屬管材試樣； 步驟二、印制網(wǎng)格先在金屬管材試樣的上半部分的外表面涂敷一層光致抗蝕劑， 然后透過(guò)掩模對(duì)金屬管材試樣的上半部分外表面的光致抗蝕劑層進(jìn)行選擇性曝光，即把要 印制的網(wǎng)格輪廓部分進(jìn)行曝光，所述要印制的的網(wǎng)格輪廓為以矩陣排布的圓形網(wǎng)格輪廓或 以矩陣排布的正方形網(wǎng)格輪廓，用金屬腐蝕液對(duì)已曝光部分的矩陣排布的圓形網(wǎng)格輪廓內(nèi) 部或矩陣排布的正方形網(wǎng)格輪廓內(nèi)部進(jìn)行腐蝕，矩陣排布的圓形網(wǎng)格或矩陣排布的正方形 網(wǎng)格即可印制到金屬管材試樣的上表面上，測(cè)量矩陣排布的圓形網(wǎng)格的直徑小或測(cè)量矩 陣排布的正方形網(wǎng)格的邊長(zhǎng)d; 步驟三、裝夾金屬管材試樣將與金屬管材試樣內(nèi)徑相同長(zhǎng)短相等的兩個(gè)橫截面 呈半圓形的金屬棒一起穿過(guò)金屬管材試樣，將橫截面呈半圓形的金屬棒的兩端通過(guò)連接件 固裝在材料拉伸試驗(yàn)機(jī)的上下夾具上，使金屬管材試樣的網(wǎng)格部分位于加熱爐內(nèi)；
步驟四、加熱金屬管材試樣將金屬管材試樣的網(wǎng)格部分加熱到300°C 800°C ;
步驟五拉伸金屬管材試樣啟動(dòng)材料拉伸試驗(yàn)機(jī)，通過(guò)上夾具和下夾具將帶有 印制網(wǎng)格的金屬管材試樣沿徑向拉伸，直到拉伸斷裂，拉伸斷裂后，矩陣排布的圓形網(wǎng)格變 成橢圓形網(wǎng)格，矩陣排布的正方形網(wǎng)格變成長(zhǎng)方形網(wǎng)格； 步驟六測(cè)量金屬管材試樣上變形后的網(wǎng)格冷卻后，將金屬管材試樣從上下夾 具上卸下，測(cè)量金屬管材試樣上的變形后的橢圓長(zhǎng)軸長(zhǎng)度或測(cè)量金屬管材試樣上的變形 后的長(zhǎng)方形的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度d2; 步驟七根據(jù)測(cè)得的矩陣排布的圓形網(wǎng)格變形前后的數(shù)據(jù)計(jì)算金屬管材試樣不同 的位置應(yīng)變e 二Ln[c^-小/d]或根據(jù)測(cè)得的矩陣排布的正方形網(wǎng)格變形前后的數(shù)據(jù)計(jì)算 金屬管材試樣不同的位置應(yīng)變e 二Ln[d廠d/d]，再根據(jù)拉伸力F及金屬管材試樣不同位置 的寬度、厚度，通過(guò)應(yīng)力計(jì)算獲得應(yīng)力，即可獲得金屬管材試樣的高溫應(yīng)力應(yīng)變曲線。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的金屬管材高溫性能測(cè)試方法在金屬管材試樣的 上表面印制網(wǎng)格，通過(guò)對(duì)金屬管材拉伸前后印制網(wǎng)格的變形量即可獲得應(yīng)力-應(yīng)變、硬化 指數(shù)、厚向異性指數(shù)等多個(gè)與高溫材料性能相關(guān)的參數(shù)，減少試驗(yàn)次數(shù)，大大降低了試驗(yàn)成 本；本發(fā)明不需要引伸計(jì)即可準(zhǔn)確地測(cè)試金屬管材的高溫性能。


圖1是本發(fā)明的具體實(shí)施方式
一中帶有矩陣排布的圓形網(wǎng)格的金屬管材試樣的 裝夾主視圖，圖2是本發(fā)明的具體實(shí)施方式
一中帶有矩陣排布的正方形網(wǎng)格的金屬管材試 樣的裝夾主視圖，圖3是圖1或圖2的左視圖，圖4是具體實(shí)施方式
一中拉斷后的帶有矩陣 排布的橢圓形網(wǎng)格金屬管材試樣，圖5是具體實(shí)施方式
一中拉斷后的帶有矩陣排布的長(zhǎng)方 形網(wǎng)格金屬管材試樣。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一 如圖1 5所示，本實(shí)施方式的金屬管材高溫性能測(cè)試方法步驟 如下 步驟一、制作金屬管材試樣選取長(zhǎng)度為L(zhǎng)的金屬管材，以金屬管材的中軸線0為 界，將金屬管材的上半部分兩端對(duì)稱各切掉一部分，使剩余部分的金屬管材的最短的母線 長(zhǎng)度為金屬管材長(zhǎng)度L的0. 6 0. 8倍，剩余部分形成的斜面正投影與中垂線之間的夾 角a為5 10° ，從而得到金屬管材試樣； 步驟二、印制網(wǎng)格先在金屬管材試樣的上半部分的外表面涂敷一層光致抗蝕劑， 然后透過(guò)掩模對(duì)金屬管材試樣的上半部分外表面的光致抗蝕劑層進(jìn)行選擇性曝光，即把要 印制的網(wǎng)格輪廓部分進(jìn)行曝光，所述要印制的的網(wǎng)格輪廓為以矩陣排布的圓形網(wǎng)格輪廓或 以矩陣排布的正方形網(wǎng)格輪廓，用金屬腐蝕液對(duì)已曝光部分的矩陣排布的圓形網(wǎng)格輪廓內(nèi) 部或矩陣排布的正方形網(wǎng)格輪廓內(nèi)部進(jìn)行腐蝕，矩陣排布的圓形網(wǎng)格或矩陣排布的正方形 網(wǎng)格即可印制到金屬管材試樣的上表面上，測(cè)量矩陣排布的圓形網(wǎng)格的直徑小或測(cè)量矩 陣排布的正方形網(wǎng)格的邊長(zhǎng)d; 步驟三、裝夾金屬管材試樣將與金屬管材試樣內(nèi)徑相同長(zhǎng)短相等的兩個(gè)橫截面 呈半圓形的金屬棒一起穿過(guò)金屬管材試樣，將橫截面呈半圓形的金屬棒的兩端通過(guò)連接件 固裝在材料拉伸試驗(yàn)機(jī)的上下夾具上，使金屬管材試樣的網(wǎng)格部分位于加熱爐內(nèi)，所述材
5料拉伸試驗(yàn)機(jī)的廠家為深圳新三思集團(tuán)公司、型號(hào)為CMT5000 ; 步驟四、加熱金屬管材試樣將金屬管材試樣的網(wǎng)格部分加熱到300°C 800°C ;
步驟五拉伸金屬管材試樣啟動(dòng)材料拉伸試驗(yàn)機(jī)，通過(guò)上夾具和下夾具將帶有 印制網(wǎng)格的金屬管材試樣沿徑向拉伸，直到拉伸斷裂，拉伸斷裂后，矩陣排布的圓形網(wǎng)格變 成橢圓形網(wǎng)格，矩陣排布的正方形網(wǎng)格變成長(zhǎng)方形網(wǎng)格； 步驟六測(cè)量金屬管材試樣上變形后的網(wǎng)格冷卻后，將金屬管材試樣從上下夾 具上卸下，測(cè)量金屬管材試樣上的變形后的橢圓長(zhǎng)軸長(zhǎng)度或測(cè)量金屬管材試樣上的變形 后的長(zhǎng)方形的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度d2; 步驟七根據(jù)測(cè)得的矩陣排布的圓形網(wǎng)格變形前后的數(shù)據(jù)計(jì)算金屬管材試樣不同 的位置應(yīng)變e 二Ln[c^-小/d]或根據(jù)測(cè)得的矩陣排布的正方形網(wǎng)格變形前后的數(shù)據(jù)計(jì)算 金屬管材試樣不同的位置應(yīng)變e 二Ln[d廠d/d]，再根據(jù)拉伸力F及金屬管材試樣不同位置 的寬度、厚度，通過(guò)應(yīng)力計(jì)算獲得應(yīng)力，即可獲得金屬管材試樣的高溫應(yīng)力應(yīng)變曲線。
具體實(shí)施方式
二 如圖1 2所示，本實(shí)施方式步驟一中金屬管材試樣選取的長(zhǎng)度 L為35 45mm的金屬管材，剩余部分的金屬管材的最短的母線的長(zhǎng)度為金屬管材長(zhǎng)度 L的0.7倍。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三如圖1 2所示，本實(shí)施方式步驟一中剩余部分形成的斜線投影 與中垂線之間的夾角a為6 9° ?？梢愿鶕?jù)金屬管材試樣的直徑選擇剩余部分形成的斜 線投影與中垂線之間的夾角的大小其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四如圖1 2所示，本實(shí)施方式步驟一中剩余部分形成的斜線投影 與中垂線之間的夾角a為7 8° 。可以根據(jù)金屬管材試樣的直徑選擇剩余部分形成的斜 線投影與中垂線之間的夾角的大小其它與具體實(shí)施方式
三相同。
具體實(shí)施方式
五如圖1所示，本實(shí)施方式步驟二中所述矩陣排布的圓形網(wǎng)格的 直徑小為4mm。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六如圖2所示，本實(shí)施方式步驟二中所述矩陣排布的正方形網(wǎng)格 的邊長(zhǎng)d為4mm。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式步驟四中所述金屬管材試樣的網(wǎng)格部分加熱到 35(TC 75(TC。可以根據(jù)不同材料的金屬管材試樣選擇相應(yīng)的加熱溫度。其它與具體實(shí)施 方式一相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式步驟四中所述金屬管材試樣的網(wǎng)格部分加熱到 40(TC 70(TC?？梢愿鶕?jù)不同材料的金屬管材試樣選擇相應(yīng)的加熱溫度。其它與具體實(shí)施 方式七相同。 具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式步驟四中所述金屬管材試樣的網(wǎng)格部分加熱到
45(TC 65(TC?？梢愿鶕?jù)不同材料的金屬管材試樣選擇相應(yīng)的加熱溫度。其它與具體實(shí)施 方式八相同。 具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式步驟四中所述金屬管材試樣的網(wǎng)格部分加熱到
50(TC 60(TC?？梢愿鶕?jù)不同材料的金屬管材試樣選擇相應(yīng)的加熱溫度。其它與具體實(shí)施 方式九相同。
權(quán)利要求
一種金屬管材高溫性能測(cè)試方法，其特征在于所述高溫性能測(cè)試方法的步驟如下步驟一、制作金屬管材試樣選取長(zhǎng)度為L(zhǎng)的金屬管材，以金屬管材的中軸線O為界，將金屬管材的上半部分兩端對(duì)稱各切掉一部分，使剩余部分的金屬管材的最短的母線長(zhǎng)度L1為金屬管材長(zhǎng)度L的0.6～0.8倍，剩余部分形成的斜面正投影與中垂線之間的夾角α為5～10°，從而得到金屬管材試樣；步驟二、印制網(wǎng)格先在金屬管材試樣的上半部分的外表面涂敷一層光致抗蝕劑，然后透過(guò)掩模對(duì)金屬管材試樣的上半部分外表面的光致抗蝕劑層進(jìn)行選擇性曝光，即把要印制的網(wǎng)格輪廓部分進(jìn)行曝光，所述要印制的的網(wǎng)格輪廓為以矩陣排布的圓形網(wǎng)格輪廓或以矩陣排布的正方形網(wǎng)格輪廓，用金屬腐蝕液對(duì)已曝光部分的矩陣排布的圓形網(wǎng)格輪廓內(nèi)部或矩陣排布的正方形網(wǎng)格輪廓內(nèi)部進(jìn)行腐蝕，矩陣排布的圓形網(wǎng)格或矩陣排布的正方形網(wǎng)格即可印制到金屬管材試樣的上表面上，測(cè)量矩陣排布的圓形網(wǎng)格的直徑φ或測(cè)量矩陣排布的正方形網(wǎng)格的邊長(zhǎng)d；步驟三、裝夾金屬管材試樣將與金屬管材試樣內(nèi)徑相同長(zhǎng)短相等的兩個(gè)橫截面呈半圓形的金屬棒一起穿過(guò)金屬管材試樣，將橫截面呈半圓形的金屬棒的兩端通過(guò)連接件固裝在材料拉伸試驗(yàn)機(jī)的上下夾具上，使金屬管材試樣的網(wǎng)格部分位于加熱爐內(nèi)；步驟四、加熱金屬管材試樣將金屬管材試樣的網(wǎng)格部分加熱到300℃～800℃；步驟五拉伸金屬管材試樣啟動(dòng)材料拉伸試驗(yàn)機(jī)，通過(guò)上夾具和下夾具將帶有印制網(wǎng)格的金屬管材試樣沿徑向拉伸，直到拉伸斷裂，拉伸斷裂后，矩陣排布的圓形網(wǎng)格變成橢圓形網(wǎng)格，矩陣排布的正方形網(wǎng)格變成長(zhǎng)方形網(wǎng)格；步驟六測(cè)量金屬管材試樣上變形后的網(wǎng)格冷卻后，將金屬管材試樣從上下夾具上卸下，測(cè)量金屬管材試樣上的變形后的橢圓長(zhǎng)軸長(zhǎng)度d1或測(cè)量金屬管材試樣上的變形后的長(zhǎng)方形的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度d2；步驟七根據(jù)測(cè)得的矩陣排布的圓形網(wǎng)格變形前后的數(shù)據(jù)計(jì)算金屬管材試樣不同的位置應(yīng)變?chǔ)牛絃n[d1-φ/d]或根據(jù)測(cè)得的矩陣排布的正方形網(wǎng)格變形前后的數(shù)據(jù)計(jì)算金屬管材試樣不同的位置應(yīng)變?chǔ)牛絃n[d2-d/d]，再根據(jù)拉伸力F及金屬管材試樣不同位置的寬度、厚度，通過(guò)應(yīng)力計(jì)算獲得應(yīng)力，即可獲得金屬管材試樣的高溫應(yīng)力應(yīng)變曲線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬管材高溫性能測(cè)試方法，其特征在于步驟一中金屬管材試樣選取的長(zhǎng)度L為35 45mm的金屬管材，剩余部分的金屬管材的最短的母線的 長(zhǎng)度為金屬管材長(zhǎng)度L的0. 7倍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬管材高溫性能測(cè)試方法，其特征在于步驟一中剩 余部分形成的斜線投影與中垂線之間的夾角a為6 9° 。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種金屬管材高溫性能測(cè)試方法，其特征在于步驟一中剩 余部分形成的斜線投影與中垂線之間的夾角a為7 8° 。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬管材高溫性能測(cè)試方法，其特征在于步驟二中所 述矩陣排布的圓形網(wǎng)格的直徑小為4mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬管材高溫性能測(cè)試方法，其特征在于步驟二中所 述矩陣排布的正方形網(wǎng)格的邊長(zhǎng)d為4mm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬管材高溫性能測(cè)試方法，其特征在于步驟四中所 述金屬管材試樣的網(wǎng)格部分加熱到350°C 750°C。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種金屬管材高溫性能; 述金屬管材試樣的網(wǎng)格部分加熱到400°C 700°C。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種金屬管材高溫性能; 述金屬管材試樣的網(wǎng)格部分加熱到450°C 650°C。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種金屬管材高溫性能 述金屬管材試樣的網(wǎng)格部分加熱到500°C 600°C。試方法，其特征在于步驟四中所 試方法，其特征在于步驟四中所l試方法，其特征在于步驟四中所
全文摘要
一種金屬管材高溫性能測(cè)試方法，它涉及一種金屬管材高溫性能測(cè)試方法。本發(fā)明解決了目前沒(méi)有專用的金屬管材高溫性能測(cè)試方法的問(wèn)題。本發(fā)明的工藝步驟如下一、制作金屬管材試樣；二、印制網(wǎng)格；三、將帶有印制網(wǎng)格的金屬管材試樣的兩端夾緊在材料拉伸試驗(yàn)機(jī)的上下夾具上；四、將金屬管材試樣的網(wǎng)格部分加熱到300℃～800℃；五、拉伸金屬管材試樣；六、測(cè)量金屬管材試樣上變形后的網(wǎng)格；七、根據(jù)測(cè)得的矩陣排布的圓形網(wǎng)格變形前后的數(shù)據(jù)即可獲得金屬管材高溫性能數(shù)據(jù)。本發(fā)明不需要引伸計(jì)即可準(zhǔn)確地測(cè)試金屬管材的高溫性能。
文檔編號(hào)G01N1/32GK101762428SQ20091021746
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者徐永超, 苑世劍 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)