金属材料的强度与应力–应变关系的球压入测试方法

压入法获取材料单轴应力–应变关系和抗拉强度对服役结构完整性评价有重要的基础意义.假定材料均匀连续、各向同性、应力应变关系符合Hollomon律,基于能量等效假定,即代表性体积单元(representative volume element, RVE)的von Mises等效和有效变形域内能量中值等效假定,本文提出了关联材料载荷、深度、球压头直径和Hollomon律的四参数半解析球压入(semi-analytical spherical indentation, SSI)模型.通过球压入载荷–深度试验关系获得材料的应力–应变关系和抗拉强度.考虑压入过程中的损伤效应,针对金属材料提出了用于球压入测试的材料弹性模量修正模型.对11种延性金属材料完成了球压入试验,采用本文提出的球压入试验方法测到的弹性模量、应力–应变关系和抗拉强度与单轴拉伸试验结果吻合良好.

基于压痕法对高温合金GH3536单轴拉伸性能的评估研究

镍基高温合金GH3536因其优异的抗氧化和耐腐蚀性能及良好的蠕变强度,被广泛应用于高温气冷堆、石油化工设备、各类能源转换装置等能源化工行业的高温核心设备。以锻造态和增材制造GH3536为研究对象,探究了将王-张拟合系数模型用于球压头压入试验,从而实现GH3536单轴拉伸性能反演的可行性。研究结果表明,2种不同制造工艺GH3536的屈服强度与常规拉伸测试结果具有较好的一致性,而抗拉强度的预测则存在一定误差,但误差范围与结果稳定性同样能够基本满足工程应用需求。该研究为高温受监部件材质劣化的在线评定提供了重要技术手段,有助于保障相关能源化工行业高温核心设备的服役安全。