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高温微米球压痕测试装置的设计与应用
2024年
为了将“双碳”理念融入实验教学,搭建了高温微米球压痕测试装置。该测试装置包括常温压痕测试模块、加热温控系统、隔热结构3个部分,可实现室温至300℃下的压痕测试。通过温控系统加热升温并保持温度恒定后,多次加卸载循环下获得相应温度的压入载荷-位移曲线,利用计算软件拟合得到应力-应变曲线并计算屈服强度及抗拉强度,实现与常规高温拉伸实验的关联。在对Q345钢块状试样进行室温至300℃下的测试后,获得了相应的屈服强度与抗拉强度,与标准拉伸曲线进行对比,误差均在合理范围内。
杨滨宋慧伟蒋文春
关键词:高温压痕测试装置力学性能
微硬度压痕对小冲杆测试的影响研究被引量:1
2023年
由于有限的辐照面积,小试样测试技术对核材料的辐照损伤研究具有重要的意义。微硬度和小冲杆测试可以有效评估材料的辐照硬化和脆化,然而微硬度压痕的引入对小冲杆实验结果的影响需要进行探讨。针对国产反应堆压力容器钢A508-3和其模型合金(Fe-1.35Mn-0.75Ni),研究了随机引入的压痕对后续小冲杆测试结果的影响。首先,微硬度和小冲杆的结果表明,A508-3的硬度明显高于其模型合金,并且伴随明显的延性提升。电子背散射衍射结果(EBSD)表明,A508-3和其模型合金的晶粒分布基本均匀,且A508-3的晶粒明显小于其模型合金。A508-3的硬度高于模型合金主要是由于细晶强化和固溶强化,而延展性提升主要是由于增加的晶粒和晶界密度。其次,小冲杆结果表明,由小冲杆测试得到的最大应力P_(max)在较软的模型合金中会受到压痕的明显影响。而延展性方面,小冲杆测试结果基本不受引入压痕的影响。结合实际的测试环境,对于实际应用的核材料,压痕的引入不会对小冲杆评估材料的延性损失产生影响。
韩旭孝牛孟珂王铁山刘向兵张崇宏
关键词:压痕
Sn-Ni复合润滑剂填充钨钢微凹痕表面的摩擦学性能被引量:2
2023年
提高钨钢的摩擦学性能,对于提高钨基材料机械零部件使用精度与服役寿命,具有重要的意义。采用激光加工方法在钨钢表面加工微凹痕结构,通过高温熔渗的方式将Sn-Ni复合润滑剂熔渗到钨钢微凹痕结构中,制备Sn-Ni复合润滑剂填充钨钢试样,利用球盘式摩擦磨损试验机对其减摩抗磨性能进行测试。结果表明:Sn-Ni复合润滑剂填充钨钢试样具有优异的摩擦学性能,相比纯钨钢,摩擦因数降低19%以上,磨损率降低50%以上;在低载荷高频率下,Sn-Ni润滑剂与来自基体材料的磨屑实现了良好的协同作用,使得Sn-Ni复合润滑剂填充钨钢试样具有更好的减摩抗磨性能。
张飞志刘贯军杨慷
关键词:钨钢摩擦学行为
基于微米压痕试验的分数阶蠕变模型
2022年
为了研究干热岩热储层岩石长期力学性能,通过网格化微米压痕蠕变试验方法研究了花岗岩时间相关细观力学变形。结果表明:在恒定载荷作用下,花岗岩压痕点均表现出明显的蠕变变形;串联弹簧元件和Abel黏壶组成的分数阶Maxwell模型,较好地描述了花岗岩在压头恒定载荷下的时间相关变形;通过网格化微米压痕试验拟合得到的细观力学参数与花岗岩成分及宏观力学参数之间的关系尚不明确,有待进一步研究。同时,作为一种新型的岩石细观力学特性定量评价方法,微米压痕测试技术在岩石力学参数测试上表现出良好的应用前景。
穆景福张帆张帆
关键词:分数阶蠕变模型干热岩花岗岩
基于微压痕硬度的水蜜桃成熟度无损分级方法研究被引量:1
2022年
以“湖景蜜露”水蜜桃为试验材料,研究了色泽参数、穿刺硬度与人工成熟度分级之间的对应关系,建立了成熟度的微压痕硬度分级法,并通过模拟物流试验研究了其对物流品质的影响。结果表明:水蜜桃非红色区域色泽参数a*、h°与穿刺硬度的一致性较高,但着色对色泽分级法的干扰很大,色泽参数分级法较适用于低成熟度果实分级,而不适用于高成熟度。无论成熟度高低,微压痕硬度与穿刺硬度一致性都较高,呈显著性指数关系(R2=0.9312),微压痕硬度分级以下压距离0.5 mm为宜,不会对果实表面造成实质性损伤,成熟度区间接近等分,在44~69.6 g之间,有利于进一步等级划分。水蜜桃成熟度对物流品质有显著影响,成熟度越低,物流寿命越长,但过低成熟度的果实后熟后达不到正常成熟品质。微压痕硬度分级法提高了分级精准度,有利于调控果实后熟进程,提高物流品质,为水蜜桃成熟度无损分级和实际应用提供了理论依据。
尚海涛朱麟崔燕林旭东宣晓婷凌建刚
关键词:水蜜桃成熟度色泽
Approach for Obtaining Material Mechanical Properties in Local Region of Structure Based on Accurate Analysis of Micro-indentation Test
2021年
The hot or cold processing would induce the change and the inhomogeneous of the material mechanical properties in the local processing region of the structure,and it is difficult to obtain the specific mechanical properties in these regions by using the traditional material tensile test.To accurately get actual material mechanical properties in the local region of structure,a micro-indentation test system incorporated by an electronic universal material test device has been established.An indenter displacement sensor and a group of special micro-indenter assemblies are estab-lished.A numerical indentation inversion analysis method by using ABAQUS software is also proposed in this study.Based on the above test system and analysis platform,an approach to obtaining material mechanical properties in the local region of structures is proposed and established.The ball indentation test is performed and combined with the energy method by using various changed mechanical properties of 316L austenitic stainless steel under differ-ent elongations.The investigated results indicate that the material mechanical properties and the micro-indentation morphological changes have evidently relevance.Compared with the tensile test results,the deviations of material mechanical parameters,such as hardness H,the hardening exponent n,the yield strength σy and others are within 5%obtained through the indentation test and the finite element analysis.It provides an effective and convenient method for obtaining the actual material mechanical properties in the local processing region of the structure.
He XueJinxuan HeJianlong ZhangYuxuan Xue
胸椎椎骨显微硬度分布特征研究
2020年
目的测量并分析胸椎椎骨T1~T10的显微骨硬度的分布特征及意义。方法3具新鲜尸体标本(62岁男,45岁女性,58岁男性)T1~T10椎骨部分,分为椎体区和附件区。使用高精慢速锯精确切取若干厚约3 mm的标本,并选取11个测量区域,其中皮质骨标为1~9,松质骨标为10和11。应用维氏显微硬度测量仪测量标本表面硬度,记录并分析胸椎显微硬度分布规律。结果胸椎30块椎骨合计测量330个测量区域,每个区域随机选取5个有效压痕硬度值,共获得1650个测量值。3具尸体标本胸椎段总体皮质骨平均硬度值分别为(30.55±5.44)HV、(29.94±4.86)HV、(29.55±4.36)HV,组间比较差异有统计学意义(F=4.680,P=0.009);总体松质骨平均硬度值分别为(27.93±5.61)HV、(28.21±4.96)HV、(27.98±3.94)HV,组间比较差异无统计学意义(F=0.091,P=0.913)。3具尸体标本各自的附件区皮质骨与椎体区皮质骨硬度值比较,差异均有统计学意义(t=7.467、4.750、6.621,均P<0.001);3具尸体标本各自的附件区松质骨硬度值均高于椎体区松质骨硬度值(t=1.785、3.159、3.103,P=0.077、0.002、0.003)。3具尸体标本11个测量区域显微硬度的分布规律相似:皮质骨硬度较高的区域均为椎弓根、椎板和下终板皮质(1、2、7);皮质骨硬度值较低区域均为上终板和外周皮质(6、8、9)。3具尸体标本T1~T10不同节段的显微硬度分布规律相似:硬度值自上而下逐渐加大,其中皮质骨硬度值最大的椎骨均是T8;松质骨硬度最大的椎骨分别是T7、T7、T6。结论上终板和外周皮质骨硬度较小,可以分散负重以保护内在较为脆弱的松质骨,椎体区向后部结构移行的椎弓根区域硬度值最大。胸椎皮质骨硬度高于松质骨,并且不同节段的硬度值自上而下逐渐加大,T6~T8呈现"小高峰"可能与胸椎节段生理解剖形态、自上而下承受肌肉力和身体自身重量的载荷逐步增加有关。
张晓娟郭家良殷兵王建朝李升刘雅克付蕾张英泽
关键词:胸椎生物力学
20号管道钢力学性能的微压痕法检测探讨被引量:2
2019年
研究了采用微压痕法测量20号管道钢的力学性能,包括材料的弹性模量、屈服强度、应变硬化指数和真应力-真应变曲线。介绍了自制国产微压痕试验机的结构和工作原理。详细阐述了微压痕测量方法、计算方法以及分析过程中出现的问题和解决方法,通过与拉伸试验的真应力-真应变曲线对比,确认采用微压痕法对20号管道钢弹性阶段和塑性变形阶段的力学性能评价与拉伸试验的评价有良好的一致性,对弹塑性过渡段出现的误差进行了分析和讨论,对过渡段的微压痕试验优化提出了建议。
饶德林饶德林李荣锋侯晓东张放张书彦
关键词:力学性能
碳纤维增强碳基复合材料抗氧化涂层的微米压痕力学性能表征被引量:1
2019年
为测试得到抗氧化涂层的本征力学性能,利用微米压痕技术研究了涂层的力学行为。通过低压化学气相沉积工艺在碳纤维增强碳基复合材料表面制备得到了碳化铪/碳化硅(HfC/SiC)抗氧化涂层,利用微米压痕技术在HfC/SiC抗氧化涂层表面开展了一系列不同最大压入载荷的压痕试验,提取得到了压痕载荷位移曲线。并根据Oliver-Pharr方法分析得到了试样材料的弹性模量。研究发现,试样材料弹性模量的数值和离散程度均随最大压入载荷的增大而逐渐减小。综合考虑基底效应和表面粗糙度的影响,确定最大压入载荷为5N时,对应的模量为HfC/SiC抗氧化涂层的本征模量,数值为(29.67±4.72)GPa。微米压痕技术相较于纳米压痕技术,与涂层材料的作用区域更大,可覆盖涂层表面更多的微结构,可以更加真实地表征涂层的整体力学性能,而非微结构的局部性能。
于泽军曲兆亮
关键词:材料学抗氧化涂层力学性能表征
生物材料和超硬陶瓷材料的显微压痕对比分析研究被引量:3
2019年
生物材料尤其是贝壳材料因其密度小,具有层状复合结构而备受关注。通过测试鲍鱼壳和文蛤壳的维氏显微硬度和断裂韧性,并与超硬陶瓷材料进行对比分析。研究结果表明,鲍鱼壳和文蛤壳的表面平均硬度分别为295HV、384HV,截面的最高硬度分别为427.4HV、397.4HV,比硬度分别为164.4、146.1,硬度和比硬度虽然比超硬陶瓷低,但与氧化铝陶瓷的比硬度相差不大,处于同一数量级;鲍鱼壳和文蛤壳的断裂韧性分别为21.1MPa·m1/2、17.3MPa·m1/2,都比氧化铝陶瓷、氮化硼陶瓷和碳化硼陶瓷的断裂韧性高。鲍鱼壳和文蛤壳虽厚度很薄,但具有优良的防护性能,为制备仿生抗弹复合材料提供了借鉴。
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关键词:显微硬度