簡述金屬材料力學性能測試方法的發展及應用

李合美 趙亞謀 張軍強

摘 要 產品在使用的時候需要承受一定的力或是能量及溫度等因素的影響，所以材料在選用的時候要著重檢查其使用性能、工藝性能以及相應的經濟性。在這其中最重要的就是使用性能，另外它的力學性能是確定各項工程參數最重要的基礎。要想能夠充分使用材料就先要充分了解材料的力學性能和相關的影響因素。所以對其力學性能進行測試就成為最重要的內容。基于此，本文將著重分析測試方式的發展以及基本的應用。

關鍵詞 金屬材料；力學性能；檢測技術；發展及方向

引言

金屬材料是現代社會發展以及生產制造過程中最重要的物質條件，也是科學技術進步的核心，尤其是對于軍工行業來說。金屬材料本身具有極強的力學性能，由于各項金屬技術的不斷進步，新型的金屬材料不斷產生，應用的范圍也越來越廣?，F在軍事工業生產水平的提升以及產品本身性能對金屬材料的力學性能提出了越來越高的要求。其中材料檢測之中力學性能的檢測是非常重要的一項，它給傳統的力學測試帶來了重大的挑戰，也促進了檢測技術的提升，使得現在檢測技術更加精準[1]。

1 檢測技術

1.1 拉伸測試

在力學測試之中該測試方式是使用最廣泛的一種。在進行拉伸的時候其金屬的強度以及塑性都是最重要的參數指標。它能夠清楚反映出來金屬在受力之后發生的彈性、彈塑性以及斷裂性三個基本的變形階段。并且該方式測量穩定，其理論計算也都比較方便。在該測試之中金屬材料在被破壞之前的變形都是均勻的，但是卻無法獲得比較大的變形量，所以測試的范圍不大。

1.2 壓縮實驗

該試驗主要就是測試材料的抗拉強度，然后觀察其受力之后的變化現象。在該實驗之中能夠獲得很大的變形量，將在上述試驗之中的不足得以彌補。該實驗方式目前的應用范圍非常廣泛。但是需要注意的是因為材料端面的摩擦效應，所以無法獲得均勻的變形，必須要有一定的潤滑條件來將其摩擦進行消除，只有這樣才能夠獲得比較準確的材料能。

1.3 扭轉試驗

該實驗主要是在扭轉力的作用之下觀察金屬材料的受力和變形情況。通過這一方式能夠測定該材料的剪切屈服極限以及剪切強度極限。一般金屬材料在該實驗之下會有四個變形階段，即彈性、屈服、強化和最終的斷裂階段[2]。

1.4 硬度試驗

該實驗主要測試金屬材料的表面局部的變形能力，主要有壓入法和刻畫法兩種方式，但是基本上都會采用第一種方式。這種試驗方式在實際的生產過程中是最經濟和迅速的一種方式，要是對硬度比較低的金屬材料進行測試的時候使用布氏硬度測量比較合適；要是金屬材料的硬度比較大，就要采用洛氏或是維氏試驗方式比較合適。

1.5 沖擊韌度測試

該試驗的主要目的在于看其金屬材料在沖擊力的作用之下的沖擊吸收功以及相應的沖擊韌度。該試驗主要能夠檢驗材料的品質以及材料內部的相關缺陷，除此以外還能夠給熱處理加工的質量進行檢測，并且已經被廣泛應用到了工業的生產之中以及科學研究之中。該檢測方式本身檢測方式便捷，具有極強的經濟性能。

1.6 疲勞試驗

任何零件的性能都會隨著使用周期的變化變弱，因此這樣就被稱為金屬的疲勞。所以在測試的時候都是對金屬材料的疲勞極限進行測量，通常使用的都是旋轉彎曲試驗。但是在試驗的時候無法保證試件會無限次進行循環，所以基本上都是會規定一個實驗基數[3]。

2 發展

現代科學技術發展的主要領域在于軍工行業、航空航天、海底鉆井、核反應等等，這些領域一般工作的條件都非常復雜，再加上目前很多新材料的出現給傳統的材料力學性能帶來了非常大的挑戰。所以在未來金屬材料測試將會朝著以下幾個方向發展[4]。

第一，應該要提升其測試的靈敏程度以及測試的精度。目前因為軍工行業各項科學技術的發展對于產品的性能要求越來越高，所以原先進行材料測試的方式已經無法滿足當前的測試需求，所以在未來應該要及時更新具有更高靈敏度和精度的方式。

第二，目前材料工程發展不斷增強，也有很多新材料在生產軍工行業所必需的產品的時候被應用其中，所以原先的測量設備以及技術都不適用這些新材料的測試要求，對此應該要根據現今新材料的發展不斷更新測試設備以及測試技術，以滿足當前力學條件日漸復雜的要求。

第三，測量的體系也應該要向著科學化和標準化的方向發展，在最大程度上減少因為設備操作不當所引起的誤差，并且滿足日漸嚴格的進度要求。

第四，目前很多新的軍事領域不斷出現，很多產品工作的環境變得越來越惡劣，使用原先的測試方式無法將金屬材料在實際工作環境之中的行為表現出來，所以也就無法將其性能做出可靠的評價。未來使用計算機模擬技術能夠在模擬的使用環境之下進行測試，以此應對更壞的變化，給產品后續的設計制造以及維護都提供了相應的指導條件[5]。

3 結束語

在當下金屬材料的測量方式已經朝著快捷、精確、自動化等方向發展，在進行力學性能測試的時候要盡可能使用現代的科學手段，建立起來新的測試方式，并且積極使用計算機技術等來輔助金屬材料的檢測，保證最終的檢測精確度能夠達到最大。

參考文獻

[1] 李思銳.金屬材料力學性能測試方法發展探討[J].綠色環保建材，

2017，（10）：24-24.

[2] 趙志國.金屬材料力學性能檢測技術的發展[J].建筑工程技術與設計，2016，（12）：3048.

[3] 肖廈子，宋定坤，楚海建，等.金屬材料力學性能的輻照硬化效應[J].力學進展，2015，（45）：141-178.

[4] 鐘雪華，方佳明.影響金屬材料耐蝕性因素的研究和探討[J].科技創新與應用，2017，（09）：123.

[5] 金屬材料力學性能檢測技術發展的新思路[J].建材與裝飾，2017，

（51）：203.