金屬材料構件性能研究的基本方法

㈠ 什麼是金屬材料疲勞測試，金屬材料疲勞測試哪家好

工程中很多機件和構件都是在變動載荷下工作，如曲軸、連桿、齒輪、彈簧、輥子、葉片及橋梁等，其失效形式主要是疲勞斷裂。

疲勞是指機件和構件在服役過程中，由於承受變動載荷而導致裂紋萌生和擴展以致斷裂失效的全過程。變動載荷是引起疲勞破壞的外力，是指載荷大小甚至方向均隨時間變化的載荷，其在單位面積上的平均值為變動應力。變動應力分為循環應力和無規則隨機變動應力。循環應力的波形有正弦波、矩形波和三角形波等。

疲勞的特點：疲勞是具有壽命的斷裂，其斷裂應力水平往往低於材料抗拉強度，甚至低於屈服強度；疲勞是脆性斷裂（突發性）；對缺陷（缺口、裂紋及組織缺陷）十分敏感。

在載荷下進行試驗以提供材料或零部件的某種疲勞數據的試驗稱為疲勞試驗。疲勞試驗按失效循環次數可分為高周疲勞試驗和低周疲勞試驗。高周疲勞試驗以應力為基本控制參數，低周疲勞試驗以應變為基本控制參數。疲勞試驗按載荷和環境可分為室溫疲勞試驗、高溫疲勞試驗、低溫疲勞試驗、熱疲勞試驗、腐蝕疲勞試驗、接觸疲勞試驗和沖擊疲勞試驗。

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常用試驗方法及其特點

單點疲勞試驗法

單點疲勞試驗法適用於金屬材料構件在室溫、高溫或腐蝕空氣中旋轉彎曲載荷條件下服役的情況。

試驗要求：（1）試樣數量為8 ~ 10根；試樣尺寸要求最小截面直徑d一般取6，7，8，9mm，偏差小於0.005d。

升降法疲勞試驗

升降法疲勞試驗主要用於測定中、長壽命區材料或結構疲勞強度的隨機特性。在常規疲勞試驗方法測定疲勞強度的基礎上或在指定壽命的材料或結構的疲勞強度無法通過試驗直接測定的情況下，一般採用升降法疲勞試驗間接測定疲勞強度。

（試樣數量：約16根）

高頻振動疲勞試驗法

高頻振動試驗利用試驗器材產生含有循環載荷頻率為1000Hz左右特性的交變慣性力作用於疲勞試樣上，可以滿足在高頻、低幅、高循環環境條件下服役金屬材料的疲勞性能研究。高頻振動試驗主要用於軍民機械工程的需要。

試驗要求：試樣形狀同單點疲勞試驗相同；試驗材料一般選用高強度鋼。

超聲波疲勞試驗

超聲法疲勞試驗是一種加速共振式的疲勞試驗方法，其測試頻率（20kHz）遠遠超過常規疲勞測試頻率（小於200Hz）。超聲法疲勞試驗一般用於超高周疲勞試驗，主要針對109以上周次疲勞試驗。

試驗分為拉壓試驗和三點彎曲試驗。

㈡ 金屬材料常用的強化方式及機理是什麼

金屬材料常用的強化方式有細晶強化、固溶強化、第二相強化、加工硬化。

1 細晶強化

通過細化晶粒而使金屬材料力學性能提高的方法稱為細晶強化，工業上將通過細 化晶粒以提高材料強度。

其原理是通常金屬是由許多晶粒組成的多晶體，晶粒的大小可以用單位體積內晶粒的數目 來表示，數目越多，晶粒越細。

二．固溶強化

合金元素固溶於基體金屬中造成一定程度的晶格畸變從而使合金強度提高 的現象。

原理：融入固溶體中的溶質原子造成晶格畸變，晶格畸變增大了位錯運動的阻力， 使滑移難以進行，從而使合金固溶體的強度與硬度增加。

三．第二相強化

復相合金與單相合金相比，除基體相以外，還有第二相得存在。當第二相以細小 彌散的微粒均勻分布於基體相中時，將會產生顯著的強化作用。

原理：它們與位錯間的交互作用，阻礙了位錯 運動，提高了合金的變形抗力。 對於位錯的運動來說，合金所含的第二相有以下兩種情況：

1、不可變形微粒的強化作用。

2、可變形微粒的強化作用。 彌散強化和沉澱強化均屬於第二相強化的特殊情形。

四．加工硬化

隨著冷變形程度的增加，金屬材料強度和硬度指標都有所提高，但塑性、 韌性有所下降。

原理：金屬在塑性變形時，晶粒發生滑移，出 現位錯的纏結，使晶粒拉長、破碎和纖維化，金屬內部產生了殘余應力等。

(2)金屬材料構件性能研究的基本方法擴展閱讀：

金屬材料通常分為黑色金屬、有色金屬和特種金屬材料。

①黑色金屬又稱鋼鐵材料，包括雜質總含量<0.2%及含碳量不超過0.0218%的工業純鐵，含碳0.0218%~2.11%的鋼，含碳大於 2.11%的鑄鐵。廣義的黑色金屬還包括鉻、錳及其合金。

②有色金屬是指除鐵、鉻、錳以外的所有金屬及其合金，通常分為輕金屬、重金屬、貴金屬、半金屬、稀有金屬和稀土金屬等，有色合金的強度和硬度一般比純金屬高，並且電阻大、電阻溫度系數小。

③特種金屬材料包括不同用途的結構金屬材料和功能金屬材料。其中有通過快速冷凝工藝獲得的非晶態金屬材料，以及准晶、微晶、納米晶金屬材料等；還有隱身、抗氫、超導、形狀記憶、耐磨、減振阻尼等特殊功能合金以及金屬基復合材料等。

金屬材料的疲勞現象，按條件不同可分為下列幾種：

⑴高周疲勞：指在低應力（工作應力低於材料的屈服極限，甚至低於彈性極限）條件下，應力循環周數在100000以上的疲勞。它是最常見的一種疲勞破壞。高周疲勞一般簡稱為疲勞。

⑵低周疲勞：指在高應力（工作應力接近材料的屈服極限）或高應變條件下，應力循環周數在10000~100000以下的疲勞。由於交變的塑性應變在這種疲勞破壞中起主要作用，因而，也稱為塑性疲勞或應變疲勞。

⑶熱疲勞：指由於溫度變化所產生的熱應力的反復作用，所造成的疲勞破壞。

⑷腐蝕疲勞：指機器部件在交變載荷和腐蝕介質（如酸、鹼、海水、活性氣體等）的共同作用下，所產生的疲勞破壞。

⑸接觸疲勞：這是指機器零件的接觸表面，在接觸應力的反復作用下，出現麻點剝落或表面壓碎剝落，從而造成機件失效破壞。

㈢ 金屬材料分析都有哪些方法

金屬材料分析方法的選擇和施行第六講金屬材料中稀土元素的測定
choice
and
practice
of
analytical
methods
in
metal
analysis
lecture
6
determination
of
rare
earth
elements
in
metals
and
alloys
(continuation)
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稀土(ⅲ)與cpaⅲ生成的α型螯合物的可萃取性也是一種很有實用意義的特徵.在ph
1.1～1.5的酸度條件下反應生成的α型螯合物可用正丁醇萃取.螯合物在有機相中吸光度可穩定至少24
h.與在水溶液的顯色反應比較,螯合物在有機相中呈出3項特點:①穩定性好;②在水溶液中各單一稀土(ⅲ)離子的螫合物的吸收峰波長略有差異,而在正丁醇中吸收峰的波長無差異,均為668
nm;③在正丁醇介質中,各單一稀土(ⅲ)螯合物的摩爾吸光系數的值比在水溶液中的值高3倍左右;其值從鑭至鏑隨原子序數增大而增加,而從鏑至鑥卻隨原子序數增大而減小

㈣ 鋼材的主要力學性能指標有哪些測試方法

力學性能是鋼材最重要的使用性能，包括抗拉性能、塑性、韌性及硬度等。
(1)抗拉性能。表示鋼材抗拉性能的指標有屈服強度、抗拉強度、屈強比、伸長率、斷面收縮率。
屈服是指鋼材試樣在拉伸過程中，負荷不再增加，而試樣仍繼續發生變形的現象。發生屈服現象時的最小應力，稱為屈服點或屈服極限，在結構設計時，一般以屈服強度作為設計依據。
抗拉強度是指試樣拉伸時，在拉斷前所承受的最大荷載與試樣原橫截面面積之比。
鋼材的屈服點（屈服強度）與抗拉強度的比值，稱為屈強比。屈強比越大，結構零件的可靠性越高，一般碳素鋼屈強比為0.6～0.65，低合金結構鋼為0.65～0.75，合金結構鋼為0.84～0.86。
伸長率是指金屬材料在拉伸時，試樣拉斷後，其標距部分所增加的長度與原標距長度的百分比；斷面收縮率是指金屬試樣拉斷後，其縮頸處橫截面面積的最大縮減量與原橫截面面積的百分比。伸長率和斷面收縮率越大，鋼材的塑性越好。
(2)冷彎性能。冷彎性能是指鋼材在常溫下抵抗彎曲變形的能力，表示鋼材在惡劣條件下的塑性。鋼材按規定的彎曲角度a和彎心直徑d彎曲後，通過檢查彎曲處的外面和側面有無裂紋、起層或斷裂等進行評定。
通過冷彎可以揭示鋼材內部的應力、雜質等缺陷，還可用於鋼材焊接質量的檢驗，能揭示焊件在受彎面的裂紋、雜質等缺陷。
(3)沖擊韌性。沖擊韌性是指鋼材抵抗沖擊荷載作用而不破壞的能力。
工程上常用一次擺錘沖擊彎曲試驗來測定材料抵抗沖擊載荷的能力，即測定沖擊載荷試樣被折斷而消耗的沖擊功Ak，單位為焦耳(J)。鋼材的沖擊韌性是衡量鋼材質量的一項指標，特別對經常承受荷載沖擊作用的構件，如重量級的吊車梁等，要經過沖擊韌性的鑒定。沖擊韌性越大，表明鋼材的沖擊韌性越好。
(4)硬度。硬度是指金屬抵抗硬物體壓人其表面的能力，硬度不是一個單純的物理量，而是反映彈性、強度、塑性等的一個綜合性能指標。
硬度的表示方法有布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度。最常用表示方法為布氏硬度，是用一定直徑的球體（鋼球或硬質合金球），以相應的試驗力壓人試樣表面，經規定的保持時間後，卸除試驗力，測表面壓痕直徑計算其硬度值。
(5)疲勞破壞。鋼材在交變應力作用下，應力在遠低於靜荷載抗拉強度的情況下突然破壞，甚至在低於靜荷載屈服強度時即發生破壞，這種破壞稱為疲勞破壞。鋼材疲勞破壞的應力指標用疲勞強度（或稱疲勞極限）來表示，它是指試件在交變應力的作用下，不發生疲勞破壞的最大應力值。一般把鋼材承受交變荷載1×107周次時不發生破壞所能承受的最大應力作為疲勞強度。設計承受交變荷載且需進行疲勞驗算的結構時，應當了解所用鋼材的疲勞強度。

㈤ 材料力學性能的研究一般通過什麼方法

金屬材料：1，微觀上可以冷變形加工硬化可以提高材料的強度，塑性下降；2，細化晶粒可以兩者都提高；3，添加合金元素也可提高力學性能（學者在做）；4，板材可以加強筋提高強度；非金屬：不太了解，復合材料可能是一個辦法。
你要是具體點什麼材

㈥ 強化金屬材料力學性能的方法主要有哪些，

加工硬化、固溶強化、細晶強化、過剩相強化、淬火等。
加工硬化：金屬在冷變形過程中強度和硬度提高但塑性下降，該現象被稱為加工硬化。多用於不可熱處理強化的金屬材料。