[发明专利]一种含穿透短裂纹的金属材料板状疲劳试样的制备方法

权利要求书

1.一种含穿透短裂纹的金属材料疲劳试样的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

(1)三点弯曲试样上预制疲劳裂纹；

(2)加工单轴加载的疲劳试样：沿垂直于疲劳裂纹前沿线的方向进行线切割，得到含有穿透裂纹的具有夹持段、过度弧和平行段的疲劳试样；

(3)测量裂纹长度a₁：通过砂纸打磨去除线切割痕迹，然后使用光学显微镜观察试样的平行段处的裂纹，测量得裂纹的长度为a₁；

(4)对步骤(3)测试裂纹长度a₁后的试样进行二次切割去除缺口；

(5)测量裂纹长度a₂：通过砂纸打磨去除线切割痕迹，然后使用光学显微镜观察试样的平行段处的裂纹，测量得裂纹的长度为a₂；

(6)精细打磨获得目标短裂纹长度，即得到所述含穿透短裂纹的金属材料疲劳试样。

2.根据权利要求1所述的含穿透短裂纹的金属材料疲劳试样的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，预制疲劳裂纹的具体过程为：首先加工出三点弯曲试样，用线切割方法加工出缺口，然后再在疲劳机上加交变循环载荷预制出疲劳裂纹。

3.根据权利要求1所述的含穿透短裂纹的金属材料疲劳试样的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所切割出的试样的位置要距离三点弯曲试样的边缘至少1mm，保证不包含裂纹两端的塑性区。

4.根据权利要求1所述的含穿透短裂纹的金属材料疲劳试样的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，使用砂纸打磨时不能破坏试样的几何形状；同时，打磨的方向要垂直于裂纹开裂的方向；使用光学显微镜观察测量的裂纹长度是从裂纹尖端到缺口所在的边缘的长度。

5.根据权利要求1所述的含穿透短裂纹的金属材料疲劳试样的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述二次切割是指，通过线切割切除宽度为a₁-1mm的部分，去除缺口，留下一条真实的裂纹；切割的方向与裂纹方向相垂直。

6.根据权利要求1所述的含穿透短裂纹的金属材料疲劳试样的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，使用砂纸打磨时保证试样的横截面为矩形，不能破坏试样的几何形状。同时，打磨的方向要垂直于裂纹开裂的方向。使用光学显微镜观察测量的裂纹长度是从裂纹尖端到裂纹穿透所在边缘的长度。

7.根据权利要求1所述的含穿透短裂纹的金属材料疲劳试样的制备方法，其特征在于：步骤(6)中，精细打磨过程中，先确定需要的短裂纹长度为a；使用螺旋测微计测得此时试样的宽度为W；打磨试样被裂纹穿过的一面直至试样的宽度为W-(a₂-a)。

8.根据权利要求1所述的含穿透短裂纹的金属材料疲劳试样的制备方法，其特征在于：步骤(6)中，所述精细打磨时使用砂纸或磨抛机器，打磨的方向垂直于裂纹扩展的方向。

9.根据权利要求1所述的含穿透短裂纹的金属材料疲劳试样的制备方法，其特征在于：所述含穿透短裂纹的金属材料疲劳试样为含任意长度穿透短裂纹的板状单轴疲劳试样，包括夹持段、过度弧以及平行段，其中短裂纹都位于非过渡弧所在面的平整的面上。