試樣尺寸對TC4棒材力學(xué)性能的影響

張 浩，楊軍紅，鄭曉斐

（西部金屬材料股份有限公司理化檢驗(yàn)中心，陜西 西安 710016）

試樣尺寸對TC4棒材力學(xué)性能的影響

張 浩，楊軍紅，鄭曉斐

（西部金屬材料股份有限公司理化檢驗(yàn)中心，陜西 西安 710016）

文章研究了直徑為5.0mm的鈦合金TC4絲材工作部分直徑不同時試樣的拉伸性能，分析試樣直徑大小對拉伸性能中各試驗(yàn)結(jié)果參數(shù)的影響，從中總結(jié)出試樣工作部分尺寸對TC4絲材試樣力學(xué)性能的影響趨勢。

TC4；試樣尺寸；力學(xué)性能；檢測標(biāo)準(zhǔn)

在金屬材料的力學(xué)性能檢測中影響拉伸性能結(jié)果的因素有很多，如實(shí)驗(yàn)室溫度和濕度等環(huán)境因素，試驗(yàn)時加載速度控制方式及速度大小，試樣形狀及表面粗糙度等，針對同一種材料當(dāng)其試樣尺寸加工到不同大小時也可能影響材料的力學(xué)性能參數(shù)。當(dāng)同一種材料進(jìn)行力學(xué)性能檢測時，根據(jù)不同的檢測標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定可能被加工成試驗(yàn)尺寸不同的樣品，胡世軍等［1］認(rèn)為隨著試樣直徑的增大，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長率逐漸減小，他認(rèn)為試樣尺寸越小，試樣存在各種缺陷的概率下降，其結(jié)果也更加真實(shí)。鑒于此，本文通過對直徑為5.0mm的鈦合金TC4絲材按照國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)和美標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)中存在的尺寸對試樣進(jìn)行加工，加工成工作部分直徑分別為2.5mm，3.0mm，3.5mm，4.0mm，5.0mm的試樣進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，對試樣尺寸對鈦合金材料力學(xué)性能檢測結(jié)果的影響趨勢進(jìn)行分析。

1 試驗(yàn)設(shè)備及方法

試驗(yàn)時樣品的加工按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T16865-1997要求進(jìn)行加工，樣品加工粗糙度滿足要求，五種不同試樣尺寸的樣品的工作部分長度均為30mm，試樣的力學(xué)性能檢測按照GB/228.1-2010進(jìn)行，拉伸試驗(yàn)設(shè)備為UTM5205電子拉伸試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)機(jī)及采用引伸計(jì)均滿足檢測標(biāo)準(zhǔn)要求精度，試樣的直徑采用直徑千分尺進(jìn)行測量，斷后伸長率的測量采用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測量。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

試驗(yàn)采用的直徑為5.0mm的TC4絲材力學(xué)性能非常穩(wěn)定，當(dāng)采用直徑為5.0的絲材直接進(jìn)行多組力學(xué)性能試驗(yàn)所獲得的檢測結(jié)果基本一致，試驗(yàn)時拉伸速率按照GB/228.1-2010要求進(jìn)行控制，試驗(yàn)中獲得了五種不同工作部分直徑試樣的力學(xué)性能結(jié)果，主要包括抗拉強(qiáng)度（Rm）、屈服強(qiáng)度（Rp0.2）、斷后伸長率（A）和斷面收縮率（Z），試驗(yàn)時每個試樣尺寸的試樣取三個試樣其結(jié)果取平均值，檢測后的試驗(yàn)結(jié)果見表1。

從表1可以看出隨著試樣工作部分直徑的增大，TC4絲材的抗拉強(qiáng)度值有增大趨勢，而其屈服強(qiáng)度和斷面收縮率的值基本變化不大，當(dāng)斷后伸長率測量標(biāo)距為25mm時，隨著工作部分直徑的增加斷后伸長率明顯增大（按照標(biāo)準(zhǔn)要求標(biāo)距按照5d計(jì)算時獲得的斷后伸長率的變化趨勢與標(biāo)距為25mm時一致）。其變化趨勢與以往研究人員分析所得出隨著直徑增大強(qiáng)度和塑性均稍有下降的結(jié)論不一致，其原因可能是因?yàn)獒槍Σ煌ぷ鞑糠种睆降脑嚇樱谠囼?yàn)中工作部分的長度均加工到30mm，當(dāng)工作部分直徑較小時試樣工作部分長度較大，材料的不均勻性增大，產(chǎn)生缺陷的可能性也相對增大，所以其抗拉強(qiáng)度較小。同理當(dāng)工作部分直徑較小時即對應(yīng)著試樣工作部分長度較大，產(chǎn)生缺陷的可能性也相對增大，拉伸時更容易斷裂導(dǎo)致其斷后伸長率較低。

表1 不同工作部分直徑的TC4絲材力學(xué)性能

3 結(jié)束語

本文以直徑為5.0mm的鈦合金TC4絲材為研究對象，研究不同工作部分直徑大小對TC4絲材的力學(xué)性能的影響趨勢，結(jié)果表明隨著工作部分直徑的增大TC4絲材的抗拉強(qiáng)度值有稍微增大的趨勢，而其屈服強(qiáng)度和斷面收縮率的值基本變化不大，其斷后伸長率隨著工作部分直徑的增大明顯增大。而檢測標(biāo)準(zhǔn)中一般沒有對試樣檢測中工作部分的尺寸予以規(guī)定，而采用不同尺寸時其力學(xué)性能檢測結(jié)果可能存在差異，因此在檢測過程中應(yīng)當(dāng)對被檢測試樣的工作部分的尺寸進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)定，避免因此產(chǎn)生的檢測結(jié)果的差異。

［1］胡世軍，張紅香，張代錄.試樣制備對力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響［J］.熱加工工藝，2013，42（2）：76-78

［2］趙永峰，李福榮，沈保羅，等. 試樣長度對13CrMo44鋼管力學(xué)性能的影響［J］.物理測試，2002，（4）：1-3.

［3］史小云，付寶全，王文盛，等.鍛造溫度對TC4-DT鈦合金棒材力學(xué)性能及顯微組織的影響［J］.中國有色金屬學(xué)報，2010，S1：79-82.

TQ174.1+5

A

1671-3818（2016）10-0089-01