一种确定材料微区塑性力学状态方程的方法

摘要

一种确定材料微区塑性力学状态方程的方法。本发明根据压入法测量的条件下，载荷P，压应力H和压入深度h之间有相互关系式P＝Ch²H(C为常数)确定了材料微区塑性力学状态方程：∴m是应变速率敏感系数∴，γ是名义加工硬化系数，是加工硬化系数的表征：∴。恒温下m和γ都是硬化状态H*和应变速率ε的函数。该方法可以节省大量的时间和降低了成本、测量方法自动化、精确度较高，操作简便；并且解决了压入法变形中加工硬化表征的难题，同时该方法还可以测定已有技术无法测定的材料。

主权项

1.一种确定材料微区塑性力学状态方程的方法，其特征在于采用压入法确定材料微区塑性力学状态方程，在压入法测量的条件下，涉及到的参量有载荷P、压应力H、压入深度h、应力σ、应变ε、应变速率ε，任意瞬时变形时产生一定ε和ε所需的σ为ε和ε的函数，满足塑性力学状态方程：恒温时，d log σ＝γdε+m d logε    (2) $\gamma =\frac{\partial \log \sigma }{\partial ϵ}|ϵ=\theta /\sigma ,m=\frac{\partial \log \sigma }{\partial \log ϵ}{|}_{ϵ}$－应变速率敏感系数，θ＝dσ/dε－加工硬化系数载荷P，压应力H和压入深度h之间满足：P＝Ch²H                       (3)C为常数材料硬化状态的表征是H*，它只是材料特性的函数，材料在一定载荷下达到的最终压入深度时计算得到的H值是材料的硬度；根据压入法关系式(3)确定了材料微区塑性力学状态方程，对于具有一定硬度的材料，在任意瞬时变形时d H，dε，和dε满足(2)式所示的关系： $d\log H=\frac{\partial \log H}{\partial ϵ}|{\stackrel{.}{ϵ}}_{,T}\mathrm{dϵ}+\frac{\partial \log H}{\partial \log \stackrel{·}{ϵ}}{|}_{ϵ,T}d\log \stackrel{.}{ϵ}$ $=\gamma d\log h+\mathrm{m\; d}\log ϵ---\left(4\right)$式中，m是应变速率敏感系数 $m=\frac{\partial \log H}{\partial \log \stackrel{.}{ϵ}}{|}_{s,T}---\left(5\right)$γ是名义加工硬化系数，是加工硬化系数的表征： $\gamma =\frac{\partial \log H}{\partial ϵ}|{\stackrel{.}{ϵ}}_{,T}------\left(6\right)$恒温下m和γ都是硬化状态H*和应变速率的函数；材料的加工硬化系数γ的测定方法，采用Nano IndenterlI纳米显微力学探针，测试在一定温度T＝20℃±1℃下进行，以恒定的加载速率加载到最大载荷，加载速率范围为：0.1-700mN/s，最大载荷范围为：0.1-700mN，接下来以恒定的载荷保持一定时间，压头的压入深度范围为：50nm-3μm；材料应变速率敏感系数m的测定方法，在一定温度T＝20℃±1℃下，试验采用纳米力学探针以恒定的的方式加载到最大载荷，然后以恒定载荷保载保持一定时间，速度范围为：0.0001-1.0s^-1，加载速率范围为：0.1-700mN/s。