試樣尺寸對TC4棒材力學(xué)性能的影響

張 浩，楊軍紅，鄭曉斐

（西部金屬材料股份有限公司理化檢驗中心，陜西 西安 710016）

試樣尺寸對TC4棒材力學(xué)性能的影響

張 浩，楊軍紅，鄭曉斐

（西部金屬材料股份有限公司理化檢驗中心，陜西 西安 710016）

文章研究了直徑為5.0mm的鈦合金TC4絲材工作部分直徑不同時試樣的拉伸性能，分析試樣直徑大小對拉伸性能中各試驗結(jié)果參數(shù)的影響，從中總結(jié)出試樣工作部分尺寸對TC4絲材試樣力學(xué)性能的影響趨勢。

TC4；試樣尺寸；力學(xué)性能；檢測標準

在金屬材料的力學(xué)性能檢測中影響拉伸性能結(jié)果的因素有很多，如實驗室溫度和濕度等環(huán)境因素，試驗時加載速度控制方式及速度大小，試樣形狀及表面粗糙度等，針對同一種材料當其試樣尺寸加工到不同大小時也可能影響材料的力學(xué)性能參數(shù)。當同一種材料進行力學(xué)性能檢測時，根據(jù)不同的檢測標準規(guī)定可能被加工成試驗尺寸不同的樣品，胡世軍等［1］認為隨著試樣直徑的增大，抗拉強度、屈服強度和伸長率逐漸減小，他認為試樣尺寸越小，試樣存在各種缺陷的概率下降，其結(jié)果也更加真實。鑒于此，本文通過對直徑為5.0mm的鈦合金TC4絲材按照國標標準和美標標準中存在的尺寸對試樣進行加工，加工成工作部分直徑分別為2.5mm，3.0mm，3.5mm，4.0mm，5.0mm的試樣進行力學(xué)性能試驗，對試樣尺寸對鈦合金材料力學(xué)性能檢測結(jié)果的影響趨勢進行分析。

1 試驗設(shè)備及方法

試驗時樣品的加工按照標準GB/T16865-1997要求進行加工，樣品加工粗糙度滿足要求，五種不同試樣尺寸的樣品的工作部分長度均為30mm，試樣的力學(xué)性能檢測按照GB/228.1-2010進行，拉伸試驗設(shè)備為UTM5205電子拉伸試驗機，試驗機及采用引伸計均滿足檢測標準要求精度，試樣的直徑采用直徑千分尺進行測量，斷后伸長率的測量采用游標卡尺進行測量。

2 實驗結(jié)果與分析

試驗采用的直徑為5.0mm的TC4絲材力學(xué)性能非常穩(wěn)定，當采用直徑為5.0的絲材直接進行多組力學(xué)性能試驗所獲得的檢測結(jié)果基本一致，試驗時拉伸速率按照GB/228.1-2010要求進行控制，試驗中獲得了五種不同工作部分直徑試樣的力學(xué)性能結(jié)果，主要包括抗拉強度（Rm）、屈服強度（Rp0.2）、斷后伸長率（A）和斷面收縮率（Z），試驗時每個試樣尺寸的試樣取三個試樣其結(jié)果取平均值，檢測后的試驗結(jié)果見表1。

從表1可以看出隨著試樣工作部分直徑的增大，TC4絲材的抗拉強度值有增大趨勢，而其屈服強度和斷面收縮率的值基本變化不大，當斷后伸長率測量標距為25mm時，隨著工作部分直徑的增加斷后伸長率明顯增大（按照標準要求標距按照5d計算時獲得的斷后伸長率的變化趨勢與標距為25mm時一致）。其變化趨勢與以往研究人員分析所得出隨著直徑增大強度和塑性均稍有下降的結(jié)論不一致，其原因可能是因為針對不同工作部分直徑的試樣，在試驗中工作部分的長度均加工到30mm，當工作部分直徑較小時試樣工作部分長度較大，材料的不均勻性增大，產(chǎn)生缺陷的可能性也相對增大，所以其抗拉強度較小。同理當工作部分直徑較小時即對應(yīng)著試樣工作部分長度較大，產(chǎn)生缺陷的可能性也相對增大，拉伸時更容易斷裂導(dǎo)致其斷后伸長率較低。

表1 不同工作部分直徑的TC4絲材力學(xué)性能

3 結(jié)束語

本文以直徑為5.0mm的鈦合金TC4絲材為研究對象，研究不同工作部分直徑大小對TC4絲材的力學(xué)性能的影響趨勢，結(jié)果表明隨著工作部分直徑的增大TC4絲材的抗拉強度值有稍微增大的趨勢，而其屈服強度和斷面收縮率的值基本變化不大，其斷后伸長率隨著工作部分直徑的增大明顯增大。而檢測標準中一般沒有對試樣檢測中工作部分的尺寸予以規(guī)定，而采用不同尺寸時其力學(xué)性能檢測結(jié)果可能存在差異，因此在檢測過程中應(yīng)當對被檢測試樣的工作部分的尺寸進行統(tǒng)一規(guī)定，避免因此產(chǎn)生的檢測結(jié)果的差異。

［1］胡世軍，張紅香，張代錄.試樣制備對力學(xué)性能實驗結(jié)果的影響［J］.熱加工工藝，2013，42（2）：76-78

［2］趙永峰，李福榮，沈保羅，等. 試樣長度對13CrMo44鋼管力學(xué)性能的影響［J］.物理測試，2002，（4）：1-3.

［3］史小云，付寶全，王文盛，等.鍛造溫度對TC4-DT鈦合金棒材力學(xué)性能及顯微組織的影響［J］.中國有色金屬學(xué)報，2010，S1：79-82.

TQ174.1+5

A

1671-3818（2016）10-0089-01