[发明专利]获取金属材料各向异性和拉压非对称性的方法及系统

摘要

本发明公开了一种获取金属材料各向异性和拉压非对称性的方法及系统。本发明首先获取金属样品上的努氏压痕以及努氏压痕对应的努氏硬度值；然后通过努氏压痕在短轴方向与长轴方向的应变增量比与金属样品各向异性系数以及努氏压痕的应力比之间的关系式，计算应力比；再通过努氏压痕应力值和应力比之间的关系式，计算努氏压痕应力值，并根据此努氏压痕应力值，绘制金属样品的屈服轨迹，得到金属样品的各向异性特征和拉压非对称性特征。采用本发明提供的方法或系统能够简单、快速、有效的获得金属材料的各向异性特征和拉压非对称性特征；另外，无需设计特殊测试试样和特殊测量装置，无需进行大量测量试验，因此也能够降低测量成本。

主权项

1.一种获取金属材料各向异性和拉压非对称性的方法，其特征在于，所述方法包括：获取金属样品上的努氏压痕以及所述努氏压痕对应的努氏硬度值；所述努氏压痕的形状为菱形；确定第一关系式；所述第一关系式表示所述努氏压痕在短轴方向与长轴方向的应变增量比与金属样品各向异性系数以及所述努氏压痕的应力比之间的关系式；具体包括：根据关联流动法则和公式确定努氏压痕应变增量表达式；其中，式(1)中f(σ)表示屈服函数；σ表示努氏压痕应力；σ₁表示努氏压痕应力在x轴的分量，σ₂表示努氏压痕应力在y轴的分量；σ_m表示流动应力，F、G、H表示金属样品各向异性系数；所述努氏压痕应变增量表达式为式(2)中的dλ为比例系数，是与金属样品屈服极限和金属样品变形程度有关的一个变量；ε₁表示努氏压痕在x轴的应变增量；ε₂表示努氏压痕在y轴的应变增量；计算所述金属样品各向异性系数；根据所述努氏压痕应变增量表达式和所述金属样品各向异性系数，确定第一关系式；所述第一关系式为式(3)中的δ表示所述努氏压痕在短轴方向与长轴方向的应变增量比；R为参数比，R＝G/H＝F/H；所述α_a表示努氏压痕短轴与x轴平行、努氏压痕长轴与y轴平行的努氏压痕的应力比；所述α_b表示努氏压痕短轴与y轴平行、努氏压痕长轴与x轴平行的努氏压痕的应力比；所述α_c表示努氏压痕短轴与y轴平行、努氏压痕长轴与z轴平行的努氏压痕的应力比；所述α_d表示努氏压痕短轴与z轴平行、努氏压痕长轴与y轴平行的努氏压痕的应力比；所述α_e表示努氏压痕短轴与z轴平行、努氏压痕长轴与x轴平行的努氏压痕的应力比；所述α_f表示努氏压痕短轴与x轴平行、努氏压痕长轴与z轴平行的努氏压痕的应力比；根据所述第一关系式、所述金属样品各向异性系数和所述应变增量比，计算所述应力比；确定第二关系式；所述第二关系式为努氏压痕应力值与所述应力比以及所述努氏硬度值之间的关系式；所述第二关系式的表达式为式(4)中的KHV_i表示第i个努氏压痕对应的努氏硬度值；α_i表示第i个努氏压痕的应力比，i＝a,b,c,d,e,f；σ₁表示努氏压痕应力在x轴的分量，σ₂表示努氏压痕应力在y轴的分量；根据所述第二关系式、所述应力比和所述努氏硬度值，计算所述努氏压痕应力值；根据所述努氏压痕应力值，绘制所述金属样品的屈服轨迹，得到所述金属样品的各向异性特征和拉压非对称性特征。