[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

说明书

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。

技术领域

本发明涉及金属材料领域，特别是涉及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。

背景技术

近年来，航空、航天、汽车、高速列车、能源等高端制造业迅速发展，迫切要求先进塑性成形高端制造零构件朝着高性能、轻量化、高精度、低成本、高效率、能源高效利用与资源节约型、环境友好的方向发展。因此，塑性成形技术研发的核心聚焦在高性能轻量化构件精确塑性成形一体化制造方面。然而，许多金属材料在变形过程表现出的各向异性和拉压非对称性导致成形构件质量难以控制，难以实现高性能轻量化构件的高质量低成本精确塑性成形。这就需要获得材料的各向异性和拉压非对称性参数，以实现材料塑性变形行为的准确预测和精确控制。

目前，材料各向异性和拉压非对称性的相关研究，一直受到大量科研工作者的重视。如现有技术中，通过激光照射岩石产生的电压变化对岩石样品的各向异性特性进行分析，但此方法只适用于岩石材料各向异性特征的测量；或者通过采用单向拉伸试验、单向压缩试验、双向拉伸试验和双向压缩试验来测量金属板材的各向异性参数；或者通过液压胀形试验来测量金属管材的各向异性特性。但上述测量方法均存在着需要设计特殊的测试试样和测量装置或者需要进行大量的测量试验、测量方法复杂且成本高等缺陷。因此，如何简单、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，是目前金属材料塑料成形领域急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供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，以实现简单、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为目的；同时还实现无需设计特殊的测试试样和测量装置，也无需大量测量试验，节约成本的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种获取金属材料各向异性和拉压非对称性的方法，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；

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；

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。

可选的，所述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，具体包括：

通过努氏硬度试验，获取金属样品上的多个努氏压痕；

通过数显显微硬度计，获取每个所述努氏压痕对应的努氏硬度值KHV。

可选的，所述确定第一关系式，具体包括：