[发明专利]一种定量测量合金热疲劳性能及预测合金寿命的方法

摘要

一种定量测量合金热疲劳性能及预测合金寿命的方法,利用定量测量合金热疲劳性能及预测合金寿命试验机反复将材料加热冷却，定量测量合金在热疲劳循环过程中应力应变变化，绘制合金在热疲劳循环过程中稳定的应力应变滞后回线，并根据Manson-Coffin方程计算热疲劳寿命。本发明方法完全自动化、运行灵活，测试方法简便，几乎可以完全避免因人为因素影响而导致的误差，准确度高。

主权项

一种定量测量合金热疲劳性能及预测合金寿命的方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：制备测试试样（7）；第二步：由拉伸试验测定实验材料的弹性模量E，材料热膨胀系数测试仪测得实验材料的膨胀系数a；第三步：将定量测量合金热疲劳性能及预测合金寿命的试验机电源连接好，将试验机热电偶焊接到在测试试样（7）上，将应变片粘结到测试试样（7）上；第四步：将测试试样（7）用固定支架（8）固定在试验机加热系统（1）的感应线圈（12）中；第五步：关闭电源开关K1、K2、K3、K4，在计算机操作界面中设定最高温度和最低温度；第六步：打开开始按钮，在计算机程序的控制下，第一电磁继电器（351）闭合，L3电路通电，第一交流接触器（341）闭合，L1线路通电，高频感应加热器（11）通电，感应线圈（12）开始对测试试样（7）加热，测试试样（7）上的温度由焊接在试样（5）上的热电偶（21）测量，测试试样（7）上的应变由粘接在试样（5）上的应变片（22）测量，当温度达到设定最高温度时，第一电磁继电器（351）断开，线路L3断电，第一交流接触器（341）断开，线路L1断电，高频感应加热器（11）断电，感应线圈（12）停止对测试试样（7）加热，然后，第二电磁继电器（352）闭合，L4线路通电，第二交流接触器（342）闭合，L2线路通电，电磁阀（42）通电接通，冷却水由水箱（41）通过水管（43）喷向测试试样（7），对其进行冷却，当温度达到设定最低温度时，第二电磁继电器（352）断开，线路L4断电，第二交流接触器（342）断开，线路L2断电，电磁阀（42）断电闭合，停止向测试试样（7）喷冷却水，这时，热疲劳实验完成一个循环；第七步：重复第6步，并由计算机自动记录循环次数；第八步：公式s=EaDT，其中s为温度变化引起的热应力、E为实验材料的弹性模量，有实验材料的拉伸试验测得获得、a为实验材料的膨胀系数，可由材料热膨胀系数测试仪测得、DT为温度变化，根据上述公式计算合金在冷热循环过程中应力变化，结合合金在热疲劳过程中应变变化绘制合金稳定应力应变滞后回线；Manson‑Coffin方程：De_P N_f^0.5 =C，式中De_P为塑性应变范围，有实验材料应力应变滞后回线获得、N_f为热疲劳寿命、C为与实验材料延性有关的常数，等于真实断裂应变，由实验材料的拉伸试验测得，根据上述方程计算出合金热疲劳寿命。