摘  要：本文将对锆合金进行力学分析，分别对其在室温及高温环境下的拉伸性能进行研究，以锆合金的特性及试验的理论依据、试验方法进行入手，对其结果进行数据处理及分析，以此得出试验结论。通过反复试验的方式确保试验结果的准确，同时将其误差缩小至最低的范畴之内。

關键词：锆合金;力学分析;拉伸性能

1.锆合金特性

锆合金作为锆和其他金属的合金继承了锆的特性，其特性体现在硬度、延展性及耐腐性方面。但是在耐腐蚀性及强度方面其依旧无法达成一些特殊目标，因此各国科学家开始对锆合金进行研究。最先问世的锆合金为Zr-2合金，而在本文中进行力学分析的则为Zr-4合金。Zr-4合金当中不含镍成分，同时加入了适当的铁。因此其各方面属性都更加突出，在反应堆当中多使用Zr-4合金所制作的包壳管，对其进行力学分析的科学意义更加明显。

2.试验方法及理论依据

2.1试验理论依据

锆合金力学分析的理论依据首先是其拉伸性能能够在其内部成分及组织结构方面得到体现，同时相关的参考因素还能够被归纳总结为材料在试验的过程中外界的温度及受力情况[1]。普通的单一金属材料在力学性能分析当中能够被总结为其实在屈服流动台阶方面是否具有明显性，在这一点上金属锆属于没有明显屈服流动台阶的一种，因此金属锆的割线模量为0.7E。

在试验的开始阶段，首先要将试验材料放置于万能试验机之上，后对其受力进行缓慢的添加，直至试验材料出现断裂的情况[2]。在这一过程中对试验中出现的各项数据进行激励并以此绘制出相关的受力与拉伸比曲线图，其中的特性点应力在屈服极限及拉伸强度这两项数据当中能够得到体现。下文将通过图片的形式对其曲线图进行展示，详情见图1。

2.2试验方法

试验中所使用的设备分别是拉伸试验机及引伸计，在拉伸试验机方面其型号为CMT5015，准确度高于0.5级。试验过程当中所使用的锆合金为包壳管状态，分别将其放置于室温及高温环境下进行试验。试验的结果经过统一的记录并归纳总结为图表之内，下文将通过表格的形式对其进行展示，详情见图表1。

3、试验结果分析

3.1试验结果数据处理

在试验结果处理阶段首先将对其数据进行统计，其统计的内容分别包括抗拉强度、屈服强度及断后延展率着三项数据，在其统计的过程当中分别对其平均值及偏差率进行了计算。

3.2试验结果分析

在对数据进行分析前，皆由上文锆合金拉伸数据表内容下文将对其处理结果进行总结，展示其平均值及偏差方面的结果，详情见图表2。

通过对图表2当中的数据进行总结能够发现其在标准差方面的波动较小，同时其数值之间的差异性也相对较小。因此在对其数值进行分析时能够发现其结果不会随着时间及所加的力发生相应的改变，因此能够证明通过这样的方式能够对锆合金在不同温度环境下的应变指数进行测试[3]。

而在有效性方面图表2当中同样有着清晰的展示，当温度环境被设置为室温环境25℃时其抗拉强度及屈服强度分别为530MPa、532MPa、540MPa及350MPa、345MPa、360MPa的数值，这样的数据结果远超国家对其设定的相关标准，同时还能够发现在实验数据方面结果数值是十分集中的，因此能够说明存在的误差也是十分细微的，但是其误差存在的原因是由于长度区的长度出现变化所导致的，因此这样的情况是无法避免的。

最后在对试验结果的对比当中能够发现两项试验结果都能够发现其较为集中，但是在结果方面也会出现一定的误差。造成这样情况的原因通常情况下是由于拉伸过程当中无法避免的弹性形变所造成的。在这样的情况下，使用万能试验机能够将其误差控制到最小，因此以万能试验机结果为准。

4、试验结论

由上文内容及试验结果的分析能够对锆合金的力学性能得到总结，其具体的试验结论首先为在经过万能拉伸机进行试验后所得到的锆合金力学性能结果十分集中，其结果的误差也被控制在了一定范围之内，因此其试验结果有着很高的科学性。同样在使用拉伸试验机对锆合金在不同温度环境下的拉伸性能进行试验的过程中，其误差同样相对较小，得出的结果有着很高的精准度能够作为日后实际应用当中的参考结果使用[4]。其次当锆合金的规格得到变量控制时其抗拉强度的数值要高于屈服强度的数值，在延伸率方面长标延伸率要远高于短标延伸率。最后当规格及材料两项变量都得到控制的情况下，在强度指标方面室温条件下的锆合金强度指标高于高温条件下的锆合金强度指标[5]。

5、结 语：

通过本文的论述，对锆合金在万能试验机上的力学性能及拉伸强度得到了较为集中的体现。而相关的试验结果在未来锆合金的实际应用当中也能够起到一定的参考价值，希望通过这样的方式能够将锆合金在生产应用当中的实际意义得到提升。

参考文献

[1]  张振华，刘翼豪，张爱蒙，绳飘.NiTi合金力学和阻尼性质研究及伪弹性退化分析[J].应用力学学报，2019，36（01）：172-177+261.

[2]  窦丽，娟徐，呈唐，颖孙，利元.锆合金力学性能分析[J].科技视界，2017（35）：39-40.

[3]  徐悠. M5锆合金马氏体亚结构研究[D].西安工业大学，2014.

[4]  王引婷，吴兴刚.不同组织Mo-La合金力学性能分析[J].有色矿冶，2010，26（04）：45-46.

[5]  王足，朱玉萍，兑关锁，崔海宁.形状记忆合金力学特性的细观力学分析[J].北京交通大学学报，2008（01）：119-122+126.

作者简介：周尧，男，1984.03.07，河南巩义，本科，研究方向：锆及锆合金材料方面和质量无损检测方面。