[发明专利]一种用预缺口小冲杆试样确定金属材料断裂性能方法

权利要求书

1.一种用预缺口小冲杆试样确定金属材料断裂性能方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤；

步骤S1、以待测试的金属材料制备用于断裂测试的多个盘形试样，对试样的表面进行抛光；

步骤S2、在试样上加工预制缺口，所述预制缺口从试样边沿向试样中心延伸；各个试样的预制缺口长度不同；

步骤S3、把试样水平置于小冲杆试验机的夹具中，在试验中以匀速下压的冲杆对试样上表面施压以获取试样在不同长度预制缺口时的载荷-位移曲线，以试样下方的摄像机对试样下表面进行拍摄，来获取试样预制缺口萌生断裂裂纹的具体时间和裂纹扩展过程。

2.根据权利要求1所述的一种用预缺口小冲杆试样确定金属材料断裂性能方法，其特征在于：还包括步骤S4，根据试样在不同长度预制缺口时的载荷-位移曲线，确定用于试验最佳的预制缺口长度，并根据该缺口长度，选择或制备对应的试样以重复进行试验，通过摄像机的拍摄影像来测量裂纹萌生时刻以及预制缺口的尖端位移，估算试样所用金属材料的断裂力学参数。

3.根据权利要求2所述的一种用预缺口小冲杆试样确定金属材料断裂性能方法，其特征在于：所述测量预制缺口的尖端位移为测量其尖端裂纹位移，具体方法是在试样的试验载荷接近其最大承载力时中断试验，利用扫描电电镜测量裂纹长度。

4.根据权利要求1所述的一种用预缺口小冲杆试样确定金属材料断裂性能方法，其特征在于：在步骤S1中，所述试样的制备方法为：用线切割机切割6个直径为10mm、直径公差为0.1mm、初始厚度为1mm的圆盘试样，将试样的上下表面分别依次在400#、800#、1000#、1200#、1500#、2000#不同粒度的砂纸上进行手工磨制，磨制试样厚度到达0.5mm，厚度公差为0.005，在使用粒度为W2.5金刚石进行手工抛光，抛光至镜面级别。

5.根据权利要求4所述的一种用预缺口小冲杆试样确定金属材料断裂性能方法，其特征在于：在步骤S2中，所述预制缺口的制备方法为：在多个试样上，分别从边缘处向中心点加工一预制缺口；所述预制缺口的长度分别为4.0mm、4.5mm、4.75mm、5mm、5.25mm及5.5mm，试样的圆盘中心为冲压中心，各试样中的预制缺口末端相对于冲压中心的距离分别为1mm、0.5mm、0.25mm、0mm、-0.25mm、-0.5mm，缺口的宽度为0.25mm；

所述试验在室温环境中进行，冲杆的冲头以0.01m/s速率垂直下压。

6.根据权利要求1所述的一种用预缺口小冲杆试样确定金属材料断裂性能方法，其特征在于：所述夹具包括固定试样上表面的上压模和固定试样下表面的下压模；所述冲杆下端设有压球。

7.根据权利要求1所述的一种用预缺口小冲杆试样确定金属材料断裂性能方法，其特征在于：所述摄像机为固定于夹具下部的高速高清内窥式摄像机，摄像机经线缆与数据记录装置相连，以在试验过程中能直接观察预制缺口的开裂过程。

8.根据权利要求1所述的一种用预缺口小冲杆试样确定金属材料断裂性能方法，其特征在于：所述步骤S3中的试样预制缺口萌生断裂裂纹的具体时间，视同为具有原始裂纹的试件受压后在原始裂纹处开裂的时间。

9.根据权利要求1所述的一种用预缺口小冲杆试样确定金属材料断裂性能方法，其特征在于：所述试样的预制缺口的加工方法包括电火花切割方法或横向激光诱导微裂纹长度方法。