Q235低温力学性能研究
Q235B钢低温力学性能研究
摘要：本文将Q235B管材加工成拉伸试样和冲击试样，拉伸试样按照国家标准GB6397-86进行加工，冲击试样按照GB/T229-1994进行加工。分别在15℃、0℃、-10℃、-20℃、-30℃的温度下，将试样保持一定的时间，然后进行拉伸和冲击试验，考察了不同温度下材料组织和性能的变化规律。
0 前言
某燃气公司的输气管道所用材质为Q235B钢，该管道在使用过程中曾经输送过-20℃左右的液化燃气，为检验管道钢材的组织和性能是否发生了变化，本文研究了Q235B低温钢力学性能研究，并对不同温度下的组织进行了观察。
1.实验材料及方法
实验材料为Q235B管材；分别在15℃、0℃、-10℃、-20℃、-30℃保持一定的时间，然后测试其力学性能，每种状态测试3个试样，实验结果取平均值。低温拉伸试验在MTS810岩石电子万能试验机上完成，冲击试样经48小时以上低温保存后在低温冲击试验机上完成。
2.实验结果及分析
2.1 金相组织观察
各种试验状态下的金相组织见图1。
（a）Q235B常温显微组织（100x）（b）Q235B 0℃保温恢复到室温显微组织（100x）
（c ）Q235B-10℃保温恢复到室温显微组织（100 x ） （d ）Q235B-20℃保温恢复到室温显微组织（100 x ）
（e ）Q235B-30℃保温恢复到室温显微组织（100 x ）
图1 Q235B 钢不同温度保温恢复到室温显微组织
由图可见，不同温度保温后，材料的微观组织未发生明显的变化。每个试样组织分别为铁素体加珠光体的带状组织，带状级别1-2级，含有少量的夹杂物，夹杂物级别1-2级，局部2-3级，符合Q235B 材料要求。
2.2 硬度测量
将经过不同低温保持后的实验恢复到室温，然后按国家标准(GB231-84)测量布氏硬度，实验结果见图2。由图可以看出，硬度值基本保持稳定，没有明显变化。
图2 Q235B硬度随温度变化
2.3 拉伸性能
屈服强度和抗拉强度随温度的变化规律见图3。由图可见，随温度降低，Q235B屈服强度和抗拉强度变化不大。
图3 Q235B屈服强度和抗拉强度随温度变化
实验过程，将一组在-30℃保温，然后再恢复至室温，在室温下测定其屈服强度和抗拉强度。测定结果为：σs=269Mpa，σb=385Mpa，与室温15℃的力学性能没有明显差别。
2.4 冲击功
冲击功随温度变化规律见图4，随温度减低，冲击功变小，表明Q235B 有一定的低温脆性。
图4Q235B冲击功随温度变化
实验过程，将一组在-30℃保温，然后再恢复至室温，在室温下测定其冲击功为19.2J。测定结果为：σs=269Mpa，σb=385Mpa，与室温15℃的冲击功没有明显变化，表明材料经过低温保持后再恢复到室温，冲击性能也得到恢复。
3. 结论
（1）在试验温度范围内，Q235B钢的组织、硬度、强度几乎不发生变化。（2）Q235B有一定的低温韧性，但从低温恢复到室温后，冲击性能随之恢复。（3）输气管道所用Q235B钢虽曾在-20℃左右环境下运行一段时间，但不影响以后在室温下的正常使用。
7系铝合金的动态力学性能
摘要 材料在复杂的服役环境中可能受到各种不同载荷的作用，对材料在不同加载条件下力学行为的研究是完善材料开发、应用以及进行新材料及结构设计的基础。目前，国内对7005 铝合金的研究尚处于初级阶段，对于这类新型高性能铝合金在动态加载条件下的力学行为研究仍然十分匮乏。另外，作为目前研究材料动态力学行为最为常用的实验设备——分离式霍普金森压杆（SHPB）和分离式霍普金森拉杆（SHTB）。本实验研究热处理之后的七系铝合金的动态力学性能。首先对7005铝合金分别进行固溶，时效，回归，再时效等不同的热处理工艺在动态应变下力学行为和响应，采用分离式Hopkinson 压杆装置对7005 铝合金试件分别进行动态压缩，利用光学显微镜对压缩后试件进行了微观组织观察。最后结论发现试件在固溶时效。回归温度180℃升温10min保温30min 时在应变为0.013 时才到达应力123.6MPa。（应力随应变变化的最快，但是达到的最大应力在所有试验中时最小的）。 关键词动态加载; 分离式霍普金森压杆; 七系铝合金; 微观组织
Abstract Materials will be subjected by various loads in complicated application environment; so,studying the mechanical properties of the materials under different loading conditions is the basis for application and design of the materials. At present, the research on 7005 aluminum alloy is just at the starting stage in China, and the research on the mechanical behaviors of 7005 aluminum alloy under different loading conditions is still very scarce. Meanwhile, the split Hopkinson pressure bar (SHPB) and the split Hopkinson tensile bar (SHTB) are the most commonly used test equipments of dynamic mechanics. The dynamic mechanical properties of the seven-series aluminum alloy after heat treatment were studied. Firstly, 7005 aluminum alloy was subjected to different heat treatment processes, such as solid solution, aging, regression and re-aging, respectively. Under dynamic strain, the 7005 aluminum alloy specimens were dynamically compressed by separate Hopkinson bar, The microstructures were observed after compression. Finally, the specimen in solid solution, and the regression temperature 180 ℃（Warming up for ten minutes Hold for ten minutes）shows that the stress reaches 123.6MPa when the strain is 0.013 . (Stress is the fastest change with strain, but the maximum stress reached is the smallest in all trials). Key words dynamic loading; separate Hopkinson pressure bar; 7××× aluminum alloy; microstructure
聚合物材料的动态力学性能测试
DMA 测量形状记忆高聚物性能原理及应用 聚合物材料的动态力学性能测试 在外力作用下，对样品的应变和应力关系随温度等条件的变化进行分析，即为动态力学分析。动态力学分析能得到聚合物的动态模量( E′)、损耗模量(E″)和力学损耗(tanδ)。这些物理量是决定聚合物使用特性的重要参数。同时，动态力学分析对聚合物分子运动状态的反应也十分灵敏，考察模量和力学损耗随温度、频率以及其他条件的变化的特性可得到聚合物结构和性能的许多信息，如阻尼特性、相结构及相转变、分子松弛过程、聚合反应动力学等。 实验原理 高聚物是黏弹性材料之一，具有黏性和弹性固体的特性。它一方面像弹性材料具有贮存械能的特性，这种特性不消耗能量；另一方面，它又具有像非流体静应力状态下的黏液，会损耗能量而不能贮存能量。当高分子材料形变时，一部分能量变成位能，一部分能量变成热而损耗。能量的损耗可由力学阻尼或内摩擦生成的热得到证明。材料的内耗是很重要的，它不仅是性能的标志，而且也是确定它在工业上的应用和使用环境的条件。 如果一个外应力作用于一个弹性体，产生的应变正比于应力，根据虎克定律，比例常数就是该固体的弹性模量。形变时产生的能量由物体贮存起来，除去外力物体恢复原状，贮存的能量又释放出来。如果所用应力是一个周期性变化的力，产生的应变与应力同位相，过程也没有能量损耗。假如外应力作用于完全黏性的液体，液体产生永久形变，在这个过程中消耗的能量正比于液体的黏度，应变落后于应力90o，如图2-61(a)所示。聚合物对外力的响应是弹性和黏性两者兼有，这种黏弹性是由于外应力与分子链间相互作用，而分子链又倾向于排列成最低能量的构象。在周期性应力作用的情况下，这些分子重排跟不上应力变化，造成了应变落后于应力，而且使一部分能量损耗。图2-61(b)是典型的黏弹性材料对正弦应力的响应。正弦应变落后一个相位角。应力和应变可以用复数形式表示如下。 σ*=σ0exp(iωt) γ*=γ0 exp[i (ωt-δ) ] 式中，σ0和γ0为应力和应变的振幅；ω是角频率；i是虚数。用复数应力σ*除以复数形变γ*，便得到材料的复数模量。模量可能是拉伸模量和切变模量等，这取决于所用力的性质。为了方便起见，将复数模量分为两部分，一部分与应力同位相，另一部分与应力差一个90o的相位角，如图2-61(c)所示。对于复数切变模量 E*=E′+iE″ (2－60)
21聚合物材料的动态力学性能测试
实验15 聚合物材料的动态力学性能测试 在外力作用下，对样品的应变和应力关系随温度等条件的变化进行分析，即为动态力学分析。动态力学分析能得到聚合物的动态模量( E′)、损耗模量(E″)和力学损耗(tanδ)。这些物理量是决定聚合物使用特性的重要参数。同时，动态力学分析对聚合物分子运动状态的反应也十分灵敏，考察模量和力学损耗随温度、频率以及其他条件的变化的特性可得到聚合物结构和性能的许多信息，如阻尼特性、相结构及相转变、分子松弛过程、聚合反应动力学等。 1. 实验目的 （1）了解聚合物黏弹特性，学会从分子运动的角度来解释高聚物的动态力学行为。 （2）了解聚合物动态力学分析(DMA)原理和方法，学会使用动态力学分析仪测定多频率下聚合物动态力学温度谱。 2. 实验原理 高聚物是黏弹性材料之一，具有黏性和弹性固体的特性。它一方面像弹性材料具有贮存械能的特性，这种特性不消耗能量；另一方面，它又具有像非流体静应力状态下的黏液，会损耗能量而不能贮存能量。当高分子材料形变时，一部分能量变成位能，一部分能量变成热而损耗。能量的损耗可由力学阻尼或内摩擦生成的热得到证明。材料的内耗是很重要的，它不仅是性能的标志，而且也是确定它在工业上的应用和使用环境的条件。 如果一个外应力作用于一个弹性体，产生的应变正比于应力，根据虎克定律，比例常数就是该固体的弹性模量。形变时产生的能量由物体贮存起来，除去外力物体恢复原状，贮存的能量又释放出来。如果所用应力是一个周期性变化的力，产生的应变与应力同位相，过程也没有能量损耗。假如外应力作用于完全黏性的液体，液体产生永久形变，在这个过程中消耗的能量正比于液体的黏度，应变落后于应力90o，如图2-61(a)所示。聚合物对外力的响应是弹性和黏性两者兼有，这种黏弹性是由于外应力与分子链间相互作用，而分子链又倾向于排列成最低能量的构象。在周期性应力作用的情况下，这些分子重排跟不上应力变化，造成了应变落后于应力，而且使一部分能量损耗。图2-61(b)是典型的黏弹性材料对正弦应力的响应。正弦应变落后一个相位角。应力和应变可以用复数形式表示如下。 σ*=σ0exp(iωt) γ*=γ0 exp[i (ωt-δ) ] 式中，σ0和γ0为应力和应变的振幅；ω是角频率；i是虚数。用复数应力σ*除以复数形变γ*，便得到材料的复数模量。模量可能是拉伸模量和切变模量等，这取决于所用力的性质。为了方便起见，将复数模量分为两部分，一部分与应力同位相，另一部分与应力差一个90o 的相位角，如图2-61(c)所示。对于复数切变模量 E*=E′+i E″(2－60) 式中 E′=∣E*∣cosδ E″=∣E*∣sinδ 显然，与应力同位相的切变模量给出样品在最大形变时弹性贮存模量，而有相位差的切变模量代表在形变过程中消耗的能量。在一个完整周期应力作用内，所消耗的能量△W与所贮存能量W之比，即为黏弹性物体的特征量，叫做内耗。它与复数模量的直接关系为
铝合金材料检验试验规范
铝合金材料检验试验规范 制定 / 日期审核 / 日期批准 / 日期 文件发行栏 □ 执行董事□ 总经理□ 财务总监□ 生产副总□ 财务部□ 管理部□ 计划物料部□ 采购部□ 出口部□ 研发部□ 技术部□ 品保部□ 前加工车间□ 装配车间□ 喷涂车间□ 镜柜车间□ 杭洲湾分部
修改履历 序号章节版次修改内容生效日期1 全部A0 初次发行2012-07-01
1、目的： 为了保证铝合金（铝型材）材料的来料质量和满足制程中各项工艺技术要求，特制定本规范。 2、范围： 本规范规定了铝合金（铝型材）材料的技术要求、检验方法、试验方法，检验标准。 本规范适用于本公司外购的所有的铝合金型材材料。 本规范规定的原材料外形尺寸和表面质量为正常检查项目，化学成分和力学分析为特殊检查项目。 3、职责： 品质部：负责原材料来料检验； 工程技术中心：负责新工艺、新材料的试验； 采购部：负责联系与原材料供应商之间信息反馈及品质要求。 4、内容： 、外形尺寸 测量工具： 测量工具型号精度 游标卡尺0～300mm 0.02mm 千分卡尺0～25mm 0.01mm 铝合金型材截面尺寸： 技术要求中除技术部门提供的图纸资料中有特殊要求，否则按执行，铝型材开口尺寸除外。（见表1、表2）。 表1 铝合金型材截面尺寸及允许偏差 截面尺寸/mm 公差截面尺寸/mm 公差 大于至大于至 0 1 ±19 25 ± 1 2 ±25 38 ± 2 3 ±38 50 ± 3 4 ±50 100 ± 4 6 ±100 150 ± 6 12 ±150 200 ± 12 19 ±200 350 ±注：铝型材的长度尺寸按供需双方在订单合同的技术要求约定执行。 表2 铝合金型材管壁厚允许偏差mm 铝合金管材壁厚允许偏差 外径 壁厚
聚合物动态力学性能测定
实验7 聚合物动态力学性能的测定 聚合物材料，如塑料、橡胶、纤维及其复合材料等都具有粘弹性，用动态力学的方法研究聚合物材料的粘弹性，已证明是一种非常有效的方法。材料的动态力学行为是指材料在振动条件下，即在交变应力（或交变应变）作用下作出的力学响应。测定材料在一定温度范围内的动态力学性能的变化即为动态力学分析（dynamic mechanical thermal analysis, DMTA ） 一、二、实验目的 了解动态力学分析的测量原理及仪器结构。了解影响动态力学分析实验结果的因素，正确选择实验条件。掌握动态力学分析的试样制备及测试步骤。掌握动态力学分析在聚合物分析中的应用。 实验原理 聚合物的粘弹性是指聚合物既有粘性又有弹性的性质，实质是聚合物的力学松弛行为。研究聚合物的粘弹性常采用正弦的交变应力，使试样产生的应变也以正弦方式随时间变化。这种周期性的外力引起试样周期性的形变，其中一部分所做功以位能形式贮存在试样中，没有损耗，而另一部分所做功，在形变时以热的形式消耗掉。应变始终落后应力一个相位，以拉伸为例，当试样受到交变的拉伸应力作用时，其交变应力和应变随时间的变化关系如下： 应力 )sin(0δ?σσ+=t (7-1) )900(0<<δ应变 t ?εεsin 0= (7-2) 式中0σ和0ε为应力和形变的振幅；ω是角频率；δ是应变相位角。
式（7-1）和式（7-2）说明应力变化要比应变领先一个相位差δ，见图7.1。 图7.1 应力应变和时间的关系 将式（7-1）展开为： δ?σδωσσsin cos cos sin 00t t += (7-3) 即认为应力由两部分组成，一部分)cos sin (δ?σt 与应变同相位，另一部分)sin cos (0δ?σt 与应变相差2/π。根据模量的定义可以得到两种不同意义的模量，定义'E 为同相位的应力和应变的比值，而''E 为相位差2/π的应力和应变的振幅的比值，即 t E t E ?εωεσcos ''sin '00+= （7-4） 此时模量是一个复数，叫复数模量*E 。 '''*iE E E += （7-5） 'E 为实数模量又称储能模量，表示材料在形变过程中由于弹性形变而储存的能量；''E 为虚数模量也称损耗模量，表示在形变过程中以热的方式损耗的能量。 ' ''tan E E =δ （7-6） 式（7-6）中，δtan 为损耗角正切或称损耗因子。 研究材料的动态力学性能就是要精确测量各种因素（包括材料本身的结构参数及外界条件）对动态模量及损耗因子的影响。 聚合物的性质与温度有关，与施加于材料上外力作用的时间有关，还与外力作用的频率有关。当聚合物作为结构材料使用时，主要利用它的弹性、强度，要求在使用温度范围内有较大的贮能模量。聚合物作为减震或隔音材料使用时，则主要利用它们的粘性，要求在一定
05-铸造铝合金力学性能
铸造铝合金的力学性能 1合金分类和代号 合金代号是由表示铸铝的汉语拼音字母“ZL”及其后面的三个阿拉伯数字组成。 ZL后面第一位数字表示合金的系列，其中1、2、3、4分别表示铝硅、铝铜、铝镁、铝锌系列合金，ZL后面第二、三位数字表示合金的顺序号。 优质合金在其代号后附加字母“A”。 合金种类Al-Si系Al-Cu系Al-Mg系Al-Zn系合金代号ZL1XX ZL2XX ZL3XX ZL4XX 2合金铸造方法、变质处理代号 代号名称代号名称 S 砂型铸造K 壳型铸造 J 金属型铸造Y 压力铸造 R 熔模铸造 B 变质处理 3合金热处理状态代、类别及特性 热处理状态代号热处理状态 类别 特性 F 铸态—— T1 人工时效对湿砂型、金属型、特别是压铸件由于冷却速度较快，有部分固溶效果。扔时效可提高强度、硬度、改善切削加工性能。 T2 退火消除铸件在铸造加工过程中产生的应力，提高尺寸稳定性及合金的塑性。 T4 固溶处理加自 然时效 通过加热保温及快速冷却实现固溶强化以提高合金的力学性能，特 别是提高合金的塑性及常温工作下合金的抗腐蚀性能。 T5 固溶处理加不 完全人工时效 固溶处理后进行不完全人工时效，时效是在较低的温度或较短时间 下进行。目的是进一步提高合金的强度和硬度。 T6 固溶处理加完 全人工时效 可获得最高的抗拉强度但塑性有所下降。时效在较高温度或较长时 间下进行。 T7 固溶处理加稳 定化处理 提高铸件组织及尺寸稳定性和合金的抗腐蚀性能。主要用于较高温 度下工作的零件，稳定化处理温度可接近于铸件工作温度。 T8 固溶处理加软 化处理 固溶处理后采用高于稳定化处理的温度，获得高塑性和尺寸稳定性 好的铸件。 T9 冷热循环处理充分消除铸件内应力及稳定尺寸。用于高精度铸件
聚氨酯泡沫材料动态力学性能
１００７－９６２９（２０１２）０３－０３５６－０５ 高应变率下聚氨酯泡沫材料动态力学性能研究 范俊奇１＇２，董宏晓２，高永红１＇２，楼梦麟１ １．同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海２０００９２；２．总参工程兵科研三所，河南洛阳４７１０２３ 摘要：在静力试验的基础上，利用ＩＮＳＴＲＯＮ－１１８５型万能材料试验机在快速加载条件下对不同应变速度的聚氨酯泡沫材料动载抗压性能进行了较系统的试验，完整给出了聚氨酯泡沫材料在高应变速率下的动态应力应变曲线，定性研究了聚氨酯泡沫材料的动态力学行为，探讨了该材料性能与加载速率的关系，得到了考虑应变率效应的材料动态本构关系，最终给出了便于工程应用的材料静态和动态力学参数之间的关系． 聚氨酯泡沫材料；高应变率；动态力学性能；吸能特性 ＴＢ５３５＋．１Ａ１０． ３９６９／ｊ． ｉｓｓｎ． １００７－９６２９． ２０１２．０３． ０１２ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ Ｆｏａｍ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｕｎｄｅｒ Ｈｉｇｈ Ｓｔｒａｉｎ Ｒａｔｅ ＦＡＮ Ｊｕｎ－ｑｉ ＤＯＮＧ Ｈｏｎｇ－ｘｉａｏ ＧＡＯ Ｙｏｎｇ－ｈｏｎｇ ＬＯＵ Ｍｅｎｇ－ｌｉｎ ２０１０－１２－１９２０１１－０３－１４ 范俊奇（１９７５－），男，河南洛阳人，同济大学博士生．Ｅ－ｍａｉｌ： ｌｙｆｊｑ＠１６３．ｃｏｍ 万方数据
６．６７Ｘ １０ ２ ０．３４６ ６．８５ １．３３× １０－１ ０．３７６ ５．５７万方数据
与静屈服应力的关系 ａｍｉｃ ｙｉｅｌｄ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｓｔａｔｉｃ ｙｉｅｌｄ ｓｔｒｅｓｓ万方数据
6005A铝合金力学性能标准整理分析.doc
6005， 6005A 供货状态： T5、T6 室温力学性能要求（取样部位的公称壁厚小于时，不测断后伸长率。 ）： 拉伸性能 硬度 a 合金 抗拉强度 规定非比例延 断后伸长率 /% 试样 维氏 韦氏 供应状态 壁厚 /mm 伸强度 / 厚度 硬度 硬度 牌号 (R m )/(N/mm 2) A 50mm (N/mm 2) A /mm HV HW 不小于 T5 ≤ 260 240 — 8 — — — 实心 ≤ 5 270 225 — 6 — — — ＞ 5~10 260 215 — 6 — — — 6005 型材 ＞ 10~25 250 200 8 6 — — — T6 空心 ≤ 5 255 215 — 6 — — — 型材 ＞ 5~15 250 200 8 6 — — — a 硬度仅供参考。 （二） GB/T 6892— 2006 一般工业用铝及铝合金挤压型材 车辆型材指适用于铁道、地铁、轻轨等轨道车辆车体结构及其他车辆车体结构的型材。 6005， 6005A 供应状态： T6 型材的室温纵向拉伸力学性能： 抗拉强度 规定非比例延 断后伸长率 /% 牌号 状态 壁厚 /mm m 伸强度 Mpa b R /Mpa A 50mm 不小于 T5 ≤ 260 215 — 7 T4 ≤ 25 180 90 15 13 6005 实心 ≤ 5 270 225 — 6 ＞ 5~10 260 215 — 6 6005A 型材 T6 ＞ 10~25 250 200 8 6 空心 ≤ 5 255 215 — 6 型材 ＞ 5~15 250 200 8 6 a 表示原始标距（ L 0）为 S 0 的断后伸长率。 b 壁厚不大于的型材不要求伸长率。 （三） GB/T 10623—2008 金属材料 力学性能试验术语 A 伸长率：原始标距 L 0 的伸长与原始标距之比的百分率。 Rp 规定非比例延伸强度：非比例延伸率等于引伸计标距（ L e ）规定百分率时的应力。 注：使用的符号应附以下脚标注说明所规定的百分率，例如： 。 （四） GB/T 3191— 2010 铝及铝合金挤压棒材
测定铝合金材料的名义屈服强度
图解法测定铝合金材料的弹性模量E 和屈服强度 [实验目的] 1、学习用图解法测定塑性材料的规定非比例延伸强度R P 。 2、了解电子引伸计测量试样伸长量的原理，掌握电子引伸计的安装和使用方法 ，并能正确使用。 3、测定铝合金材料的弹性模量E 和规定非比例延伸强度R P 0.2。 [使用仪器] 万能试验机或拉力试验机、电子引伸计、游标卡尺(最小分度不大于0.05 mm )、自动绘图系统、待测铝合金拉伸试样等 [实验原理] 1、图解法测定铝合金材料的弹性模量E 在试验机自动记录的F -ΔL 曲线的弹性直线段上取相距 尽可能远的A 、B 两点，并读取其相应的载荷增量值ΔF 和伸长增量值δL （见图5-1），则所测材料的弹性模量为： L S L F δΔE av e ??= （5-1） 式中L e 为引伸计标距，S av 为所用试样原始横截面平均面积。 2、图解法测定规定非比例延伸强度R P 0.2 除了中、低碳钢、16锰钢及一些高强度低合金钢等金属材料外，大部分金属都不具有 明显的屈服现象，它们的拉伸曲线由直线部分（弹性阶段）直接过渡到曲线部分（强化阶段），因此不能像测低碳钢那样测定这些材料的屈服强度，而材料的屈服强度是衡量材料强度的重要力学性能指标之一，所以对于没有明显屈服阶段 的塑性材料，工程上常用对应于塑性应变（残余应变） ε =0.2﹪时的应力作为衡量材料强度的指标，并用R 0.2表示，称为材料的名义屈服强度或条件屈服强度或规定延伸强度R 0.2，其数值的确定方法如图5-2所示。图中的CD 直线与弹性阶段内的直线部分平行，即在ε轴上取OC =0.2﹪，过C 点作 直线CD 平行于σ-ε图中的直线段，交曲线于D 点，于是点D 的纵坐标即为R 0.2。 规定延伸强度R 0.2有两种含义：一是试样非比例延伸率等于引伸计标距的0.2﹪时的应力，称为规定非比例延伸强度，用R P 0.2表示，其测定方法是在加载情况下用图解法或引 图5-1 材料的F -ΔL 曲线 图5-2 R 0.2的确定方法
铝合金金相组织检验与力学性能实验
实验1.3 1.4 铝合金金相组织的观察及力学性能测定 一、实验目的 1.巩固制备金相试样的方法与技术 2.了解各种加工工艺对铝合金显微组织以及力学性能（硬度）的影响 二、实验内容 1. 对4种试样进行硬度测试 本次试验采用的是TH320全洛氏硬度计。 本次实验所涉及的样品中内应当包括：铸态、固溶处理、固溶处理+轧制、固溶处理+轧制+时效，4种样品。每个样品至少测试4点，第一点不计。两相邻压痕中心之间的距离至少应为压痕直径的4倍，并且不应小于2mm；任一压痕中心距离试样边缘的距离至少应为压痕直径的 2.5倍，并且不应小于1mm。 分别记录4种样品的硬度数据，并结合之后所观察得到的金相组织作出恰当分析。 2.制备、观察4种金相试样。 本次实验制备、显示一个样品，此样品是在之前的课程中制作的。样品涉及
领取属于自己的铝合金样品后，按照金相样品制备的一般要求进行。磨光过程经历200、400、600、800等四种规格的水砂纸，然后进行抛光和腐蚀。 完成金相试样的制备后进行显微镜观察、手工记录。注意观察、记录其他三种样平品，并结合上一个实验所测得得硬度数据，分析加工工艺对于金相力学性能的影响。 三、实验数据记录 1、四种试样洛氏硬度测试结果如下表： 四、实验结果分析 1、观察各种工艺下的样品以及显微组织图片，分析各种工艺处理后，形成 的显微组织的特点、原因。 答：（1）铸态组织 由于冷却的速度较快，固相中的原子来不及扩散，以至于先结晶和后结晶部分的成分不同，形成晶内偏析。由于负温度梯度，导致金属多呈树枝状，先结晶的枝轴与后结晶的的枝间的成分不同，即形成枝晶偏析。在凝固后的铸态组织中，可观察到凝固过程中的树枝晶将金属液分割成互不连通的小熔池。 （2）固溶处理 一般来说，固溶处理是将合金加热到单相区，保温一段时间后，再快速冷却，以获得过饱和固溶体的一种热处理工艺。从固溶处理后的金相组织中，出现较大的晶粒，且分布有细小黑色枝状物。原因是固溶处理保温的时间较短，导致铸态组织中的树枝晶为完全溶解，枝晶偏析未完全消除。 （3）固溶处理+轧制 轧制属于金属塑性变形工艺的一种。在金相组织中，可观察到几乎所有的晶粒都沿着轧辊所提供的切应力的方向被拉长，晶粒变得细长，而沿其他方向的尺寸无明显变化。
6005铝合金材料力学性能研究
6005铝合金材料力学性能研究 采用万能材料试验机，对典型车用的6005铝合金材料进行准静态拉伸试验。输出载荷-变形量关系，获得应力-应变曲线，进而分析材料的弹性模量、极限强度、极限应变、屈服强度和延展率等力学性能。 标签：6005铝材；准静态拉伸；应力-应变曲线；力学性能 1 概述 车辆用6005铝合金属于Al-Mg-Si系中等强度铝合金。由于其优良的挤压成形性、耐腐蚀性和良好的焊接性，在国外被广泛用于高速列车、地铁列车、双层列车和客货汽车车体所需的薄壁、中空的大型铝合金壁板型材以及其它工业用结构型材。在我国，铝合金大型材已研制成功并投入生產，随着我国交通运输业的发展，6005铝合金在高速、轻型铝合金列车和地铁列车以及轻型客货汽车上的应用必将越来越多[1-3]。 6005具有较高的工艺性能。万普华等人对6005铝合金试样进行了水淬和水淬并深冷处理，来观察金相组织、抗拉强度等对6005铝合金力学性能的影响[4]。张健等人利用热塑性试验研究了6005A铝合金的热裂纹敏感性[5]，张大新等人将6005铝合金铸态试样和挤压制品试样在不同温度固溶加热后淬火处理，制备金相组织，用混合酸溶液侵蚀后在金相显微镜下观察金相组织[6]。 文章主要就6005铝合金材料的力学性能性能通过万能材料试验机开展了系统的实验研究。测定试件在准静态拉伸时，材料的应力应变曲线；提取加载曲线中的屈服点、强度极限；同时，测量实验前后试件实验段（即试件的标距段）的长度变化，計算断裂伸长率和断面收缩率。 2 准静态拉伸试验 2.1 试件及仪器 运用Instron 5969标准电子万能拉伸试验机对6005铝材进行了准静态拉伸试验。试件参照GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第一部分：室温试验方法》[7]制作。板状试件的尺寸示意图如图1所示。本试验采用比例试件，形状为板状，其厚度为4mm，平行长度为55mm，总长度128 mm。 2.2 试验结果 将试验试件在室温（10～35℃）环境下，试验试件及试验用夹头安装在试验机上，试件轴线应与力的作用线重合，将引伸计连接在试件上。试验机匀速进行拉伸，加载速率为10mm/min，测试试件在拉伸过程中的载荷-变形量的关系。针对横向切取和纵向切取材料，分别进行五次试验。试验过程如图2所示。
铝合金金相组织的观察及力学性能测定实验
铝合金金相组织的观察 一、实验目的 1.了解铸造、固溶处理、轧制及时效处理4种加工工艺对铝合金的组织特征的影响； ⒉分析不同材料加工工艺对铝合金力学性能的影响； 3.深入了解材料四要素之间的内在联系及其在材料生产制造环节中的实际应用。 二、实验内容 分别观察：（1）铸造，（2）固溶处理，（3）轧制，（4）时效处理后铝合金的金相组织； 三、实验过程 1. 样品制备 每一位同学根据名单选取相应工艺的样品，根据《光学技术实验平台》中对于金相样品制备的学习，按照金相样品制备的一般要求进行制样。样品涉及4种工艺，参看下表： 磨光在M-2型预磨机上进行，依次使用200、400、600、800等四种牌号的水砂纸，然后进行抛光、腐蚀。 铝合金比较软，在样品制备过程中一定要控制好磨光的力度，以减少砂粒的嵌入，减轻样品表面内部损伤层的厚度。同时，样品上应当保持一个方向的划痕。在整个制备过程中，样品的倒角一定要始终保持，特别是抛光阶段。 为了保证样品在磨光过程中尽量不出现歪斜，请按照下面示意的实线磨削方向进行磨光操作，避免沿虚线示意的方向进行。 铸锭、固溶处理样品的磨光方向 轧制、轧制时效样品的磨光方向
制样的要点： A 缩短在砂纸上停留的时间 B 挡水盘距离盘面1cm，请节约用水 C 样品抛光前必须在粗砂纸上修出倒角 D 抛光膏的使用原则是微量、多次；注水少量、恰当 E 抛光时，用力避免过大，应当适中，可以任意方向抛光 腐蚀：腐蚀剂采用HF1.0%、HCl1.5%、HNO 2.5%、水95%的混合试剂；腐蚀时间为5 3 分钟左右。为了保证腐蚀效果，样品避免放置在腐蚀液中长时间不动，应当每隔20~30秒钟移动、按动（在脱脂棉上），以保证金属面所接触腐蚀液的效力。 2. 组织观察 5×50× 一 号 样 二 号 样
铝合金、低碳钢、铸铁三种材料力学性能的异同资料
三种材料力学性能的异同 姓名：学号：班号： 摘要: 通过静态拉伸实验测定三种金属和合金材料的力学性能，对实验数据进行分析计算，并对比三种材料力学性能的异同。 关键词:低碳钢、铝合金、铸铁、力学性能，引伸计 引言：力学实验是材料、机械、力学相关课程的重要部分，无论是理论的产生、公式的验证、材料性能的测定等，都离不开实验。通过实验，不仅巩固了理论知识，还可以熟悉和训练实验技能，培养严肃认真的精神和良好的科学习惯。因此力学实验是材料、力学、机械类课程实践教学的重要环节。此次便是通过实验，分析、总结，归纳实验数据和结果，更深入了解和认识低碳钢、铝合金、铸铁的力学性能；为深入专业课程学习奠定基础；同时初步掌握力、变形测试技术及数据处理能力、培养解决实际问题的科研动手能力。 一、实验目的和内容 1、熟悉实验设备（试验机和引伸计等）测定金属材料的拉伸时力学性能参数， 如测定低碳钢的屈服极限，强度极限，延伸率和截面收缩率等指标； 2、观察实验中现象（如断口和颈缩现象），并比较金属材料在拉伸时的变形及破坏形式。 3、比较不同金属材料在拉伸时的力学性能特点。 二、实验名称 拉伸试验 三、实验设备 1. WDW－3050电子万能试验机（50mm引伸计） 2. 50分度游标卡尺 四、试件 d0 1、拉伸试验所采用的试件 试件采用三种材料：低碳钢、和铸铁。低碳钢 和铝合金属于塑性材料；铸铁属于脆性材料。试件 的外形如图所示。
1．测定屈服极限σs 、强度极限σb 可根据相应的载荷除以横截面原始面积而得到，即： 0s s A P = σ， 0b b A P =σ 2．测定断后伸长率δ和断面收缩率ψ 断后伸长率和断面收缩率分别用下式进行计算： %100_001?= L L L δ， %100_0 10?=A A A ψ 其中： L 0—试件标距原长。 L 1—试件拉断后的标距长度，可将拉断后的试件对紧，然后测量。 A 0—试件横截面的原始面积。 A 1—试件拉断后颈缩处的最小横截面面积。 注：本实验的辅助器械是50mm 引伸计，用以测量应变。在铝合金及低碳钢的实验中采用了这种引伸计，而在铸铁的实验中，出于对引伸计的保护，并未加挂引伸计。 六、实验方法及步骤 1、 先用游标卡尺测量试件中间等直杆两端及中间这三个横截面处的直径：在每一横截面内沿互相垂直方向各测量一次并取平均值。用所测得的三个平均值中最小的值作为试件的初始直径d 0，并按d 0计算试件的初始横截面面积A 0。 再根据试件的初始直径d 0 计算试件的标距l 0，并用游标卡尺在试件中部等直杆段内量取试件标距l 0 。 2、先将试件悬空安装在试验机的下夹头内，再利用工作台移动上夹头到适当位置，然后用夹头将试件上下端夹紧。 3、调整好相机（DH 相机）位置和焦距。 4、打开实验软件，先点联机按钮，然后设置参数。点击试样录入按钮,输入试验编号及试样参数等。点击参数设置按钮，输入试验开始点、横梁速度及方向等。 5、选择试验编号和实验曲线，将负荷与位移清零。 6、点击“试验开始”按钮，开始式样，同时仔细观察试样在试验过程中的各种现象。 7、试件被拉断后取下试件，量取拉断后的标距和颈缩处的直径。 8、查看并保存数据。 9、实验结束后，点击“脱机”按钮，关闭实验软件。然后关闭试验机及计算机。
铝合金力学性能的测定
图2 洛氏硬度—试样最小厚度关系图（用球压头试验（B、E、F、G、H和K标尺））
二、实验要求 1、样品测试面需要经过200号水砂纸磨光，以满足测试得粗糙度要求[6]。背面平整，测试面与背面没有明显歪斜； 2、本次实验所用洛氏硬度仪为八分之一英寸的钢头压球（3.175mm），载荷为60kg，在压力的作用下保持5秒后，读出显示的数值，即为材料的洛氏硬度； 3、两相邻压痕中心之间的距离至少应为压痕直径的4倍，并且不应小于2mm； 4、任一压痕中心距离试样边缘的距离至少应为压痕直径的2.5倍，并且不应小于1mm 三、实验仪器 1、TH320全洛氏硬度计 2、经不同工艺处理的铝合金试样 四、实验数据及处理 实验数据见下表： HRH） 五、思考题 1、请结合力学性能测试结果，分析各种工艺组织的力学性能表现的原因。 答： 1、通过第1行和第2行的对比可发现，固溶处理后合金的硬度高于铸态试样的硬度。原因是固溶处理产生了固溶强化作用。固溶强化作用的实质是溶质原子（团）一定程度上阻止位错运动。Cu原子在Al中以置换固溶体形式存在，结合成CuAl2聚集在晶界或相界上，位错的通过是需要绕过或切过原子团，需要较大的能量。结合金相观察发现材料晶粒尺寸明显比铸态时大，且晶粒更加紧密有规则，而晶粒尺寸越大其硬度强度也越高，排列越紧密，形状越规则硬度越大。 2、通过第2行和第3行的对比可发现，轧制状态的组织的硬度高于未经轧制的固溶处理组织的硬度。这是由加工硬化造成的。轧制使金属产生塑性变形，使内部钉扎，位错密度增加，位错间相互作用大，阻碍位错间相互运动。表现为强度、硬度增大。而在高倍镜下观察试样时也看到了明显的位错抬头，晶粒被轧制成纤维状，在与轧制相垂直方向上的硬度提高最大。 3、通过第3行和第4行的对比可发现，时效状态的组织的硬度高于未经时效处理的轧制组织的硬度。时效过程中，铝铜合金逐渐由GP区过度到 区，在此过程中分别会析出硬度越