[发明专利]压痕蠕变应力指数测试方法及系统

权利要求书

1.一种压痕蠕变应力指数测试方法，其特征在于，该方法包括：

使用平压头在不少于五级预设应力水平的多个压痕应力下分别对被压试件施加不同的恒压载荷；

记录在所述不同的恒压载荷下所述被压试件的压痕深度随时间的第一变化关系，并根据所述第一变化关系确定不同的恒压载荷下的稳态压入速率；

获取不同的恒压载荷下的稳态压入速率随时间倒数的变化曲线，对变化曲线上的原始数据进行多阶指数衰减函数拟合，再结合外推法获得稳态压痕深度扩展速率；

根据在双对数坐标下所述稳态压痕深度扩展速率与预设分解切应力间的预设线性变化关系，以及所述预设分解切应力与压痕应力间的预设线性关系，得到稳态压痕深度扩展速率与压痕应力间的第二变化关系，并根据所述第二变化关系确定被压试件的晶体学蠕变应力指数。

2.根据权利要求1所述压痕蠕变应力指数测试方法，其特征在于，所述记录在所述不同的恒压载荷下所述被压试件的压痕深度随时间的第一变化关系，并根据所述第一变化关系确定不同的恒压载荷下的稳态压入速率包括：

记录在每个所述恒压载荷下所述被压试件的压痕深度随时间的第一变化曲线，并根据压痕蠕变第二阶段进行线性拟合，且将拟合斜率作为该恒压载荷下的稳态压入速率。

3.根据权利要求2所述压痕蠕变应力指数测试方法，其特征在于，所述稳态压痕深度扩展速率与预设分解切应力间的预设线性变化关系由下式确定：

所述预设分解切应力与所述压痕应力间的预设线性关系由下式确定：

τ^(α)＝σ:P^(α)(2)；

其中，h^&表示稳态压痕深度扩展速率，σ表示压痕应力，上标α表示相应滑移系，τ^(α)表示当施加应力σ时滑移系α上的分解切应力；n_i为压痕蠕变应力指数，C_i为与温度和材料有关的常数，P为施密特因子；

所述根据所述第二变化关系确定被压试件的晶体学蠕变应力指数包括：

根据上述公式(1)和(2)得到稳态压痕深度扩展速率h^&随压痕应力σ的第二变化曲线并进行线性拟合，且将拟合斜率作为所述晶体学蠕变应力指数。

4.根据权利要求1～3任一项所述压痕蠕变应力指数测试方法，其特征在于，所述被压试件包括各向异性单晶合金。

5.根据权利要求4所述压痕蠕变应力指数测试方法，其特征在于，所述各向异性单晶合金包括镍基单晶合金。

6.根据权利要求5所述压痕蠕变应力指数测试方法，其特征在于，所述平压头为圆柱形平压头。

7.根据权利要求6所述压痕蠕变应力指数测试方法，其特征在于，所述圆柱形平压头的半径为R，所述被压试件的尺寸不小于10R×10R×10R。

8.根据权利要求6所述压痕蠕变应力指数测试方法，其特征在于，所述平压头与被压试件之间为无摩擦接触。

9.根据权利要求4所述压痕蠕变应力指数测试方法，其特征在于，所述五级预设应力水平的多个压痕应力依次为：200MPa、300MPa、400MPa、500Mpa和600MPa。

10.一种压痕蠕变应力指数测试系统，其特征在于，该系统包括：

试件恒压载荷施加装置，用于使用平压头在不少于五级预设应力水平的多个压痕应力下分别对被压试件施加不同的恒压载荷；

稳态压入速率计算装置，用于记录在所述不同的恒压载荷下所述被压试件的压痕深度随时间的第一变化关系，并根据所述第一变化关系确定不同的恒压载荷下的稳态压入速率；

稳态压痕深度扩展速率计算装置，用于获取不同的恒压载荷下的稳态压入速率随时间倒数的变化曲线，对变化曲线上的原始数据进行多阶指数衰减函数拟合，再结合外推法获得稳态压痕深度扩展速率；以及

蠕变应力指数计算装置，用于根据在双对数坐标下所述稳态压痕深度扩展速率与预设分解切应力间的预设线性变化关系，以及所述预设分解切应力与压痕应力间的预设线性关系，得到稳态压痕深度扩展速率与压痕应力间的第二变化关系，并根据所述第二变化关系确定被压试件的晶体学蠕变应力指数。