鋁合金及鈦合金拉伸試驗(yàn)中的特殊現(xiàn)象分析

1、    鋁合金及鈦合金拉伸試驗(yàn)中的特殊現(xiàn)象分析    張莉摘 要：鋁合金實(shí)際應(yīng)用中較為廣泛，鈦合金具備較大的應(yīng)用潛力，之所以此兩種技術(shù)材料可以具備以上特點(diǎn)與這兩種金屬材料本身屬性有很大的關(guān)系。本文采用拉伸試驗(yàn)法針對(duì)鋁合金及鈦合金機(jī)械屬性進(jìn)行分析，希望可以更為深入分析鋁合金及鈦合金的機(jī)械屬性，為之后鈦合金與鋁合金的實(shí)際應(yīng)用提供一定幫助。關(guān)鍵詞：鋁合金;鈦合金;拉伸試驗(yàn);特征金屬拉伸試驗(yàn)屬于檢測(cè)金屬機(jī)械性能主要試驗(yàn)之一，通過(guò)金屬拉伸實(shí)驗(yàn)可以分析被測(cè)試金屬材料在軸向拉伸的荷載情況下具體特性變化等，更為全面準(zhǔn)確掌握金屬材料塑性、屈服性、抗拉強(qiáng)度、斷面收縮率、伸長(zhǎng)

2、率等。技術(shù)人員可以結(jié)合金屬材料具體機(jī)械屬性情況，將金屬運(yùn)用到合適的領(lǐng)域中去，不斷提升金屬材料利用質(zhì)量。1.鋁合金及鈦合金拉伸試驗(yàn)設(shè)計(jì)1.1實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)材料分別為鋁合金與鈦合金材料，將兩種待測(cè)試材料加工成標(biāo)準(zhǔn)試件，該實(shí)驗(yàn)中標(biāo)準(zhǔn)試件為圓柱體試件尺寸規(guī)格為20.00mm（直徑）×250mm（長(zhǎng)度），以便于之后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比較分析。其中所選擇的鋁合金材料為al5083鋁合金，化學(xué)成分為al（93.15%）、mn（0.80%）、cu（0.10%）、si（0.40%）、fe（0.40%）、mg（4.60%）、zn（0.25%）、cr（0.15%）、ti（0.15%）。所選擇鈦合金為tc4鈦合金化學(xué)成

3、分為ti（91.405%）、ni（0.01%）、c（0.06%）、si（0.07%）、fe（0.08%）、mo（0.015%）、v（4.29%）、al（5.42%）。1.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩ㄐ粤私怃X合金與鈦合金在拉伸作用下變化情況，分析鈦合金及鋁合金在硬度、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、斷面收縮率、彈性模量等方面上的特征，研究?jī)煞N材料在機(jī)械性能方面上存在差異性。1.3實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備按照實(shí)驗(yàn)需要準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)所需要的材料，為了盡可能使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，本實(shí)驗(yàn)分別選擇尺寸規(guī)格相同的al5083鋁合金與tc4鈦合金試驗(yàn)件兩組，每一組2件，最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果選擇al5083鋁合金與tc4鈦合金實(shí)驗(yàn)結(jié)果平均值。實(shí)驗(yàn)設(shè)備為液壓式萬(wàn)

4、能試驗(yàn)機(jī)，型號(hào)為wew-600d，該萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)最大負(fù)荷600k，精度為1，同時(shí)該萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)具有微機(jī)屏方便在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察數(shù)據(jù)變化情況。實(shí)驗(yàn)之前實(shí)驗(yàn)人員需要做好相應(yīng)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，準(zhǔn)備好記錄所需筆記本電腦、安全防護(hù)等。1.4實(shí)驗(yàn)過(guò)程測(cè)量人員按照萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)具體操作流程，選擇合適的夾頭將萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)工作臺(tái)調(diào)整到適當(dāng)?shù)奈恢?。待工作臺(tái)調(diào)整完畢后分別將試件準(zhǔn)確安裝到萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)工作臺(tái)上。待試件安裝結(jié)束并檢查安裝牢固之后，實(shí)驗(yàn)人員在試驗(yàn)機(jī)顯示屏相關(guān)程序中填寫實(shí)驗(yàn)試件直徑、長(zhǎng)度等參數(shù)。填寫完畢后實(shí)驗(yàn)操作人員手動(dòng)緩慢打開(kāi)送油閥門，使拉力慢慢增加，觀察試件變化情況。2.鋁合金及鈦合金拉伸試驗(yàn)中的特殊現(xiàn)象分析試驗(yàn)結(jié)果及分析2

5、.1鋁合金及鈦合金拉伸試驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)人員將實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確記錄在筆記本相應(yīng)表格中，并利用excel 2019對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)處理上分別選取al5083鋁合金組與tc4鈦合金組實(shí)驗(yàn)結(jié)果的均值，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表1。2.2鋁合金及鈦合金拉伸試驗(yàn)中的特殊現(xiàn)象分析結(jié)果分析鋁合金及鈦合金拉伸試驗(yàn)中的特殊現(xiàn)象可以從二者相同點(diǎn)與不同點(diǎn)兩方面進(jìn)行分析。鋁合金及鈦合金都屬于塑性金屬材料，在整個(gè)金屬拉伸實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，al5083鋁合金與tc4鈦合金變形整體過(guò)程大致相同，具體鋁合金及鈦合金拉伸表現(xiàn)過(guò)程如下：（1）外形變化不明顯階段。在屈服強(qiáng)度之前，鋁合金及鈦合金在拉伸實(shí)驗(yàn)中整體外形無(wú)明顯變化1。（2）塑性形變階段。

6、當(dāng)拉伸強(qiáng)度達(dá)到鋁合金及鈦合金屈服強(qiáng)度之后，al5083鋁合金與tc4鈦合金試件整體形狀逐漸拉伸，當(dāng)施加在鋁合金及鈦合金試件上的荷載去除后，試件無(wú)法恢復(fù)到實(shí)驗(yàn)之前的狀態(tài)，此時(shí)施加外力停止，試件依舊會(huì)發(fā)生一定伸長(zhǎng)現(xiàn)象，說(shuō)明達(dá)到屈服強(qiáng)度之后材料已經(jīng)失去對(duì)外力抵抗能力，即金屬材料出現(xiàn)屈服。屈服階段過(guò)后，鋁合金及鈦合金在外力影響下繼續(xù)發(fā)生塑性形變，試件繼續(xù)拉伸，試件的抗力也在隨著逐漸增加，試件出現(xiàn)加工硬化現(xiàn)象。（3）縮頸及斷裂。鋁合金及鈦合金試件在外力作用下達(dá)到一定程度后出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，縮頸現(xiàn)象會(huì)持續(xù)一段時(shí)間，之后試件瞬間斷裂2。al5083鋁合金與tc4鈦合金機(jī)械性能存在較大差異，從上述金屬拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果

7、可知tc4鈦合金在金屬機(jī)械性能方面要優(yōu)于al5083鋁合金。（1）tc4鈦合金抗拉強(qiáng)度與硬度要高于al5083鋁合金。通過(guò)兩者金屬拉伸實(shí)驗(yàn)可知，tc4鈦合金抗拉強(qiáng)度大于al5083鋁合金219mpa，在硬度上大于al5083鋁合金85hb，說(shuō)明同等環(huán)境下tc4鈦合金適應(yīng)外界環(huán)境能力要更強(qiáng)。（2）tc4鈦合金屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、斷面收縮率、彈性模量要優(yōu)于al5083鋁合金，在屈服強(qiáng)度上tc4鈦合金高于al5083鋁合金233mpa，伸長(zhǎng)率、斷面收縮率高al5083鋁合金9%，彈性模量高于al5083鋁合金37.5gpa。說(shuō)明tc4鈦合金承壓能力要高于鋁合金，在達(dá)到鋁合金界值情況下鈦合金依舊可以保持不錯(cuò)狀態(tài)，為其廣泛利用提供了無(wú)限可能3。結(jié)語(yǔ)通過(guò)鋁合金及鈦合金拉伸試驗(yàn)中的特殊現(xiàn)象分析，可以得知鈦合金在機(jī)械性能方面優(yōu)于鋁合金，但其在經(jīng)濟(jì)適用性方面卻要低于鋁合金。未來(lái)鈦合金在發(fā)展過(guò)程中不得不要克服成本與技術(shù)問(wèn)題，只有不斷推進(jìn)鈦合金生產(chǎn)技術(shù)提升、生產(chǎn)產(chǎn)本降低，才能進(jìn)一步助力鈦合金的全面應(yīng)用。參考文獻(xiàn)1張浩，鄭曉斐，余澤利.鈦合金拉伸試驗(yàn)控制方式和試驗(yàn)速率的探討j.世界有色金屬，2018，509（17）：170+172.2蘇麗鳳，武晶晶，翟通德.