[发明专利]材料性能测试用紧凑拉伸试样的制造方法

说明书

本发明公开了一种材料性能测试用紧凑拉伸试样的制造方法，包括如下步骤：一、粗磨深槽：a、选用硬度为L至N级的第一砂轮并采用左右对称修磨方式对其进行修磨，修磨后第一砂轮的实际厚度比设计槽宽窄0.02至0.12mm；然后用第一砂轮粗磨所述直槽部；b、采用左右对称修磨方式对第一砂轮进行二次修磨，使用第一砂轮粗磨所述尖角部；二、精磨深槽：c、选用硬度为L至N级的第二砂轮并采用左右对称修磨方式对其进行修磨，修磨后第二砂轮的实际厚度比设计槽宽的上限值小0.01至0.025mm；使用第二砂轮精磨所述直槽部；d、采用对称修磨方式对第二砂轮进行二次修磨，然后使用第二砂轮精磨所述尖角部。上述方法所得试样中深槽的制造精度高且表面质量理想。

技术领域

本发明涉及一种材料性能测试用紧凑拉伸试样的制造方法以及由该方法得到的用于材料性能测试的紧凑拉伸试样。

背景技术

平面应变断裂韧性K_IC测试试验一般有两种试样，一种为标准三点应变试样(代号S(EB))，另一种为紧凑拉伸试样(代号C(T))。紧凑拉伸试样的基本结构是已知的，即包括外形一般为长方体的试样本体，该试样本体的上表面竖直向下开有一条宽度狭窄且贯穿试样本体前后表面的深槽，该深槽包括直槽部和位于直槽部底部的尖角部，其中，直槽部具有设计以试样本体的左侧面与右侧面之间的中心线左右对称的左直壁和右直壁，尖角部具有同样设计以所述中心线左右对称的左斜壁和右斜壁，左斜壁以及右斜壁的上端分别与左直壁以及右直壁下端连接，左斜壁的下端与右斜壁的下端之间通过一个内圆角连接；此外，在试样本体上还开有一对对称设置于深槽左右两侧的圆孔。

紧凑拉伸试样中有关其中深槽的尺寸主要有槽宽、槽高、槽深、左斜壁与右斜壁之间的夹角以及内圆角的半径等。其中，槽宽指左直壁与右直壁之间的宽度；槽高指直槽部顶端至内圆角底端的距离；槽深指内圆角底端至试样本体下表面的距离。由于在试样断裂韧性测试过程中，包括上述尺寸在内的试样尺寸、试样材料、应力状态、加载方式、加载速率、试验温度和试验环境等因素均会断裂韧性的测试结果造成影响，因此，在选择断裂韧性试验条件时，必须尽可能接近实际工作条件和环境。也就是说，试样尺寸和精度要求需要相应的根据实际工作条件和环境来设计。

本发明的申请人此前在开发一种用于核反应堆压力容器的紧凑拉伸试样，该试样在反应堆中承受核辐射、核腐蚀，进而会导致物理机械性能下降，为确保反应堆正常运行，不出现核泄露和核污染，规定每两年从反应堆中取出一定比例的试样进行机械性能试验，通过测试这些试样的断裂韧性等机械性能，从而对试验数据进行分析以判定反应堆能否继续运行。该紧凑拉伸试样的尺寸根据其特殊的工作条件和应用环境进行了相应设计，其中，深槽的设计槽宽为0.8至5mm，设计宽高比为0.02至0.2，设计槽深为10至35mm，且左斜壁与右斜壁之间的设计夹角为30至70°，内圆角的设计半径为0.02至0.6mm；同时，要求该深槽的形位误差很小，以保证测试准确度。

由于上述深槽宽度窄深度大且精度要求又比普通试样的精度要求高得多(尤其对槽宽、槽深、内圆角半径以及深槽左右对称度等关键参数精度要求高)，因此该试样的制造难度极大。由于国外的核电技术发展较早，照理说应该有能够达到类似精度的紧凑拉伸试样。然而，据申请人了解，国内外对此类紧凑拉伸试样的制造一直采用压力成型、化学腐蚀、电火花或是线切割的加工方式来成型深槽，这些加工方式加工出的深槽根本达不到较高的精度要求。为此，申请人开创性采用了砂轮成型磨削来成型深槽(根据一般的看法，槽宽小于10mm的深槽不易采用砂轮磨削，否则砂轮易崩裂，磨屑排出和砂轮冷却也是问题，磨削精度很难保证)，同时，为尽量减少磨削中可能产生的问题，先采用线切割割出深槽外形并预留少量余量，然后再聘请刀具磨高级技师将砂轮修磨成一定形状后成型精磨深槽。但是，这种方法加工的深槽单就槽宽一项始终与要求的槽宽相差0.7mm左右，完全不能满足需要。

发明内容

基于上述背景，本发明所要解决的技术问题在于提供一种改进的材料性能测试用紧凑拉伸试样的制造方法并提供一种由该方法得到的用于材料性能测试的紧凑拉伸试样。该试样中深槽的制造精度很高且表面质量理想，更好保证断裂韧性测试试验的准确性。