苏亚宁 刘海金 王瑞明 刘丽梅 付迎 李金梅

摘要：通过控制不同拉伸速率对薄钛板试样进行室温拉伸试验，测定出该材料的力学性能，比较分析拉伸速率对试验结果的影响。试验结果表明，拉伸速率对薄钛板力学性能的测定具有一定的影响，对屈服强度的影响较大，对抗拉强度的影响不明显。

关键词：薄钛板;力学性能;屈服强度;抗拉强度

简介：

在薄钛板的拉伸性能影响因素测试过程中，由于设备、操作人员的不同对同一样品在相同条件下，试验结果产生较大的差异，甚至在设备、试验人员相同的条件下，对同一样品在相同条件下，由于操作上的一些細节差异，也可能使试验结果产生较大差异。

工业生产中，屈服强度[1]是合理设计金属构件并使之符合实际功用的重要参数，也是保证产品数据可靠性的依据之一。而标准GB/T228.1-2010中给出的拉伸速率控制范围比较宽，没有薄板厚度与拉伸速率之间的明确对应关系，在实际试验时选择拉伸速率的差异容易对试验结果产生影响，甚至造成试验结果不满足标准要求。

基于引伸计反馈的应变速率控制模式，首先消除了试验机系统柔度，同时消除了不同试样尺寸、不同试验机、不同实验室的影响，使试验数据具有可比性。同时这样通过限定对试验结果有较大影响的因素可提高试验结果的复现性。但是此方法首先对于操作者的要求比较高[2]，要能灵活的应对试验中出现的突发事件;其次相比其他试验速率控制模式，此方法在更换引伸计相对会降低试验速率，最后对于有屈服点或者出现不连续屈服的材料而言，不能使用此方法。而目前检测实验室一般都是采用横梁位移应变速率控制模式。此方法简单快捷、易操作，对于大批量的检测非常实用。为了使此方式控制模式与基于引伸计反馈的应变速率控制模式相似，同时最终试验数据具有可比性，标准中规定了利用试验机的刚度修正横梁位移速率。因此，使得这两种控制模式发生冲突。试验标准中提到“随着力值的增加，试验机的柔度可能会导致实际的应变速率明显低于应变速率的设定值”，其中也未给出明确的态度。到底这两种控制模式对实验结果有多大的影响，相关专业人士意见也未统一。

一、试验方法及过程

在常规检测实验室，金属材料强度的检测非常常见。影响拉伸实验结果的影响因素很多，其中拉伸速率就是其中比较重要的影响因素[8]。对于拉伸标样，采用不同的拉伸速率，可以得到不同的数据。为了在不同试验室，不同试验机上测得的试验数据具有可比性，限制试验速率非常必要。故根据标准GB/T228.1-2010中相关规定，采用横梁位移应变速率控制模式，在电子万能试验机上做拉伸试验。

选择在同一块薄钛板上截取100支拉伸试样，每个速率拉10支试样。选用微机控制电子万能试验机，用Extensometer FINAL INSPECTION Model Number：1034.25F-54引伸计精确测定屈服阶段的数值。

二、试验结果及分析

根据上述试验方法，测得的一批数据平均值见表2，单个力学性能见附录。

不同的拉伸速率对力学性能有一定的影响。屈服强度和抗拉强度随着拉伸速率的提高而上升，延伸率随拉伸速率的提高基本保持不变。拉伸速率在小于0.0001mm-1范围随速度的增大屈服强度变化不明显，从试验的方差可以看出拉伸速率在大于0.0001mm-1时方差明显变大，平均屈服强度提高了33Mpa，抗拉强度提高了17Mpa。

通过计算不同拉伸速率下实验结果的标准差，屈服前试验速率在小于0.00015mm-1时数据离散性较小，屈服后试验速率在小于0.007mm-1时数据离散性较小，从而确定试验速率的上限，如在实验过程中试验速率过慢，虽然实验结果离散性较小，但试验效率太低。结合实践经验屈服前在试验速率大于0.00006mm-1时，屈服后在试验速率大于0.004mm-1时试验效率较高。因此最终确定钛板屈服前拉伸速率为0.00006mm-1～0.00015mm-1，屈服后拉伸速率为0.007mm-1～0.004mm-1，试验结果对延伸率影响不大。

三、试验结论

（1）拉伸速率对薄钛板力学性能的测定具有一定的影响，对屈服强度的影响较大，对抗拉强度的影响不明显。

（2）钛板屈服前拉伸速率为0.00006mm-1～0.00015mm-1，屈服后拉伸速率为0.007mm-1-0.004mm-1。

参考文献：

[1]王彩梅，孙泽亚，李迎超，张建波，张桂明，陈伟波.金属圆棒试样室温下高应变速率拉伸试验浅析[J].理化检验（物理分册），2019，（10）：676-679+685.

[2]尚灿.加工对金属材料拉伸性能的影响初探[J].中小企业管理与科技（中旬  刊），2019，（09）：149+151.

作者简介：

苏亚宁（1990-），男，本科，助理工程师，主要从事金属材料的性能检测。