高强度高硬度钛合金拉伸试件的设计及其机械性能测试.pdfVIP

维普资讯 高强度高硬度钛合量拉伸试件帕设计及其栅赫性鹾测试 口 王艳丽 - 口 苗德华 ， 口 杨 强 口 薛 强 口 呼英俊 口 徐苏阳 1．天津工程师范学院机械工程系 天津 300222 2．天津科技大学 机械工程学院 天津 300222 摘 要：通过适当的退火处理，可以显著地提高钛合金的强度和硬度。然而，对于高强度、高硬度钛合金板型试件 ，用 普通的实验机测试其拉伸强度和弹性模量是难以实现的。为此，设计出一种带有销孔的拉伸试件及专用夹具。应用有限元 法计算出所设计试件的应力分布 ，并合理地确定其几何尺寸，从而保证了实验能够正常进行。 关键词：高强度 高硬度 钛合金 拉伸试件 机械性能 测试 中图分类号：TG115．5+2 文献标识码：A 文章编号：1000—4998(2008)03—0059—03 钛合金具有密度 小 、强度 高 、耐腐蚀 、良好 的加工 热处 理炉型 号 ：SX3—4—10；主要参数 ：额定 功率 性 能及特殊 的物理性 能等优 点 ，作为工程结构材料在 4kW ，最高工作温度 1300。(=，工作室尺寸250mn／× 军工、航空、航天、造船等领域得到应用 。但 因其价格 昂 150mm ×100mm 。 贵 ，其应用范 围受到了限制 …。 2 板型拉伸试件的结构参数设计及加工 近年来 ，随着海绵钛成本 的下降、钛合金材料研制 技术水平 的不断提高 ，钛合金材料价格呈现下降趋 势 ， 2．1 板 型拉伸试件 的结构参数 的设计 其应用范 围和用量逐年增加 2【。 常见拉伸试件分 为光滑 圆柱型和薄板型两种 。光 研究表 明，钛合金材料和其他合金材料一样 ，其机 滑 圆柱形试件便于测量径 向应变 ，同时加工也 比较简 械性 能不仅取决于合金成分 ，而且取决于机械加工工 便 ，因此 ，拉伸试验一般用光滑 圆柱试件 。本研究所用 艺和热处理工艺 ，通过机M；On-r或热处理可 以提高钛 的原料是板材 ，所 以应将试件也做成板状 。在满足试验 合金材料 的强度 ，使其综合机械性能得到改善 。 精度 的前提 下 ，为了节省材料 ，同时又能 防止试验过程 拉伸试验是指在常态 中 ，以缓慢施加 的单 向拉伸 中试件 与试验机夹头之 间不发生相对滑动 ，将其设计 载荷 ，用光滑试件测定材料力学性能的方法 。拉伸试验 成 图1所 示 的形 状 和尺寸 。 虽然很简单 ，但 却是很重要 的应用范 围和最广泛 的力 2．2 试 件 加 工 学性能试验方法 。拉伸试验可 以测定材料 的弹性 、强 首先将2mm 厚 的钛合金板材剪切成长 100mn／、宽 度 、塑性 、应变硬化和韧性等许 多重要 的力学性 能指 22mm 的长方形板 ，然后用加工 中心加工成如 图1所示 标 。在工程应用 中，拉伸性能是结构静强度设计 的主要 的拉伸试件 。 依据 。因此 ，在研 究新材料 、合理使用现有材料 以及改 善其力学性能时，都要测定材料 的拉伸性能 】。 本文首先应用标准试件对未经热处理 的新 型钛合 金材料进 行拉伸试验 。针对退火处理后钛合金材料拉 伸试验 出现 的问题 ，设计 出专用 的试件和夹具 ，并对退 火后试件 的机 械性 能进行 了测 试 。 1 试验材料及试验设备 1．1 试验 材料 试 验 材 料 是 经 专 门冶 炼 后 通 过 压 制 而 成 厚度 为 2mm 的钛合金板材 。 3 试件退火条件 1．2 试 验设备 拉伸 机 ，型号 ：CSS一55200；主要参 数 ：拉 伸速 度 为 了改善材料 的机械性 能 ，对其进 行退火处理 ，退 0．1mm／min：最大 载荷