[发明专利]基于小时间尺度的疲劳裂纹扩展机理测试方法

摘要

本发明涉及一种金属材料裂纹扩展机理测试方法，具体为基于小时间尺度的疲劳裂纹扩展机理测试方法，首先对试样进行金相处理，观察试样表面的晶粒、晶界、第二相粒子等微观形貌，标定出品界和第二相粒子的位置；再进行疲劳裂纹预制试验、原位疲劳加载和小时间尺度位置标定试验，一个载荷周期为小时间尺度，采用小时间尺度加载，然后再做金相处理，最后在扫描电镜中根据标记位置找到每个小时间尺度应力标记点，分析一个载荷周期内微观组织对裂纹扩展的影响。该方法在试样进行原位疲劳加载前，不做金相处理，消除腐蚀对晶界等微观组织的影响；在原位试验中采用小时间尺度方法进行加载和应力点标记，提高对疲劳裂纹扩展机理的研究精度。

主权项

基于小时间尺度的疲劳裂纹扩展机理测试方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)试样的制备结合扫描电镜所配原位拉伸台要求制备试样，采用线切割方法在试样上制备预制缺口；对试样进行编号；(2)试样金相组织分析和标定根据《GB/T 13298‑1991金属显微组织检验方法》，将试样进行打磨和抛光处理，配制化学浸蚀剂对试样进行金相处理；将试样置于显微镜下，在不同放大倍数下，观察试样表面的晶粒、晶界、第二相粒子微观形貌；拍摄试样金相照片，标定出晶界和第二相粒子的位置；(3)疲劳裂纹预制试验试样表面重新抛光后装夹于疲劳试验机中，安装位置需垂直且居中；参考《GB/T 6398‑2000金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法》，开展预制裂纹试验；(4)原位疲劳加载试验及小时间尺度位置标定将试样装夹在原位拉伸台中，并放置在扫描电镜里；设定载荷、应力比和循环周次进行疲劳循环加载；循环加载50周次后，当裂纹开始稳定扩展时，结合金相图片，判断裂纹尖端是否接近某一晶界或第二相粒子位置；判断裂纹尖端接近晶界时，采用小时间尺度方法进行手动加载；在一个载荷周期的加载和卸载段，分别对不同应力点的裂纹尖端位置进行标定；当裂纹尖端穿过晶界后，再次采用小时间尺度方法进行加载和标记；继续循环多个周期后，当裂纹再次接近和穿过晶界时，采用同样方法进行加载和标记；若裂纹尖端在第二相粒子内部穿过时，采用小时间尺度方法进行加载和标记；重新选择新试样，设定另一应力比进行原位加载和小时间尺度标记试验；完成恒幅试验后，选择不同变幅类型的变幅载荷试验进行研究，在变载之前的一个载荷周期内，采用小时间尺度方法进行加载与标记，在变载之后的下一个周期，再采用同样方法进行加载和标记；(5)小时间尺度疲劳裂纹扩展机理分析将试样从扫描电镜中取出并进行金相处理；试样重新放置于扫描电镜中，根据标记位置找到每个小时间尺度应力标记点，分析一个载荷周期内微观组织对裂纹扩展的影响机理。