雙軸原位試驗機的實際應用及案例分享

前言

目前研究材料變形主要采用單軸力學試驗方法。單軸力學實驗操作簡單，容易得到較為(wei) 可靠的試驗數據，在工業(ye) 應用和實驗研究中被廣泛利用。但是在實際服役過程中材料通常會(hui) 受到多軸載荷的作用而發生斷裂失效，這使得材料的力學響應、變形機理及失效機製較單軸而言要複雜的多。此外，在不同成型工藝的加工過程中材料也常處於(yu) 多軸應力狀態，在成型過程中出現的製耳現象，衝(chong) 壓件斷裂位置和極限成型高度的改變等現象都與(yu) 板材在成型過程中的多軸力學響應有關(guan) 。

十字形試樣雙軸試驗可以準確地進行任意應力或應變比下板材的彈塑性變形，經常用於(yu) 確定建模或確定屈服麵的參數，或為(wei) 不同的應變硬化特性提供證據。基於(yu) 材料雙軸變形研究的現狀，凱爾測控技術有限公司開發了麵內(nei) 雙軸試驗係統IPBF-8000，並完成了鎂合金、純鈦的雙軸變形試驗，相關(guan) 成果分別發表在《International Journal of Plasticity》、《Journal of Materials Science & Technology》期刊上。

試驗儀(yi) 器推薦

典型應用案例：

1、鎂合金雙軸試驗

實驗材料為(wei) 厚度60mm的AZ31鎂合金熱軋板。熱軋板在400°C下均勻化處理2h以獲得再結晶組織，退火樣品為(wei) 等軸晶且晶粒尺寸約為(wei) 40 μm，板材呈現典型的基麵織構，即（0002）麵平行軋製麵，柱麵呈現隨機分布特征。

在不同雙軸應力比下對AZ31鎂合金板沿著ND和TD進行雙軸拉伸試驗，其雙軸應力比值分別為(wei) ： ND: TD=1: 0、4 : 1、2 : 1、1: 1、1 : 2 和1 : 4。

雙軸拉伸樣品的織構主要由兩(liang) 部分構成：晶粒的c軸都平行或者接近平行於(yu) ND的取向和晶粒c軸垂直於(yu) 或近似於(yu) 垂直ND取向（孿晶）。在應力比為(wei) 1:4的樣品中，孿晶織構明顯缺失，這主要是因為(wei) 樣品在很小的應變條件下就發生了斷裂，而且孿晶幾乎未啟動。在其他應力比下，孿晶織構組分的分布與(yu) 應力比密切相關(guan) 。對於(yu) 單軸來說，孿晶的（0002）極軸呈圓圈分布。對於(yu) 雙軸加載來說，隨著應力比的逐漸減低，孿晶的（0002）極軸逐漸聚集在RD附近。

2、純鈦雙軸試驗

將CP-Ti薄板厚度從(cong) 4 mm冷軋至2mm，然後在750℃氬氣下退火1h。退火後空氣冷卻到室溫。在室溫下進行雙軸拉伸試驗，應力比R=σx/σy = 1:0與(yu) 1:1(表示為(wei) 準單軸與(yu) 等雙軸拉伸)。

具有典型基麵織構的CP-Ti在等雙軸拉伸下的斷裂行為(wei) 與(yu) 準單軸拉伸下的斷裂行為(wei) 明顯不同。對於(yu) 單軸拉伸，裂紋起源於(yu) 明顯的應變局部化區域，形成斷裂。對於(yu) 雙軸拉伸，類似的正常斷裂首先進行，隨後是沿45°方向的剪切斷裂。