简述金属材料力学性能测试方法的发展及应用

李合美 赵亚谋 张军强

摘 要 产品在使用的时候需要承受一定的力或是能量及温度等因素的影响，所以材料在选用的时候要着重检查其使用性能、工艺性能以及相应的经济性。在这其中最重要的就是使用性能，另外它的力学性能是确定各项工程参数最重要的基础。要想能够充分使用材料就先要充分了解材料的力学性能和相关的影响因素。所以對其力学性能进行测试就成为最重要的内容。基于此，本文将着重分析测试方式的发展以及基本的应用。

关键词 金属材料；力学性能；检测技术；发展及方向

引言

金属材料是现代社会发展以及生产制造过程中最重要的物质条件，也是科学技术进步的核心，尤其是对于军工行业来说。金属材料本身具有极强的力学性能，由于各项金属技术的不断进步，新型的金属材料不断产生，应用的范围也越来越广。现在军事工业生产水平的提升以及产品本身性能对金属材料的力学性能提出了越来越高的要求。其中材料检测之中力学性能的检测是非常重要的一项，它给传统的力学测试带来了重大的挑战，也促进了检测技术的提升，使得现在检测技术更加精准[1]。

1 检测技术

1.1 拉伸测试

在力学测试之中该测试方式是使用最广泛的一种。在进行拉伸的时候其金属的强度以及塑性都是最重要的参数指标。它能够清楚反映出来金属在受力之后发生的弹性、弹塑性以及断裂性三个基本的变形阶段。并且该方式测量稳定，其理论计算也都比较方便。在该测试之中金属材料在被破坏之前的变形都是均匀的，但是却无法获得比较大的变形量，所以测试的范围不大。

1.2 压缩实验

该试验主要就是测试材料的抗拉强度，然后观察其受力之后的变化现象。在该实验之中能够获得很大的变形量，将在上述试验之中的不足得以弥补。该实验方式目前的应用范围非常广泛。但是需要注意的是因为材料端面的摩擦效应，所以无法获得均匀的变形，必须要有一定的润滑条件来将其摩擦进行消除，只有这样才能够获得比较准确的材料能。

1.3 扭转试验

该实验主要是在扭转力的作用之下观察金属材料的受力和变形情况。通过这一方式能够测定该材料的剪切屈服极限以及剪切强度极限。一般金属材料在该实验之下会有四个变形阶段，即弹性、屈服、强化和最终的断裂阶段[2]。

1.4 硬度试验

该实验主要测试金属材料的表面局部的变形能力，主要有压入法和刻画法两种方式，但是基本上都会采用第一种方式。这种试验方式在实际的生产过程中是最经济和迅速的一种方式，要是对硬度比较低的金属材料进行测试的时候使用布氏硬度测量比较合适；要是金属材料的硬度比较大，就要采用洛氏或是维氏试验方式比较合适。

1.5 冲击韧度测试

该试验的主要目的在于看其金属材料在冲击力的作用之下的冲击吸收功以及相应的冲击韧度。该试验主要能够检验材料的品质以及材料内部的相关缺陷，除此以外还能够给热处理加工的质量进行检测，并且已经被广泛应用到了工业的生产之中以及科学研究之中。该检测方式本身检测方式便捷，具有极强的经济性能。

1.6 疲劳试验

任何零件的性能都会随着使用周期的变化变弱，因此这样就被称为金属的疲劳。所以在测试的时候都是对金属材料的疲劳极限进行测量，通常使用的都是旋转弯曲试验。但是在试验的时候无法保证试件会无限次进行循环，所以基本上都是会规定一个实验基数[3]。

2 发展

现代科学技术发展的主要领域在于军工行业、航空航天、海底钻井、核反应等等，这些领域一般工作的条件都非常复杂，再加上目前很多新材料的出现给传统的材料力学性能带来了非常大的挑战。所以在未来金属材料测试将会朝着以下几个方向发展[4]。

第一，应该要提升其测试的灵敏程度以及测试的精度。目前因为军工行业各项科学技术的发展对于产品的性能要求越来越高，所以原先进行材料测试的方式已经无法满足当前的测试需求，所以在未来应该要及时更新具有更高灵敏度和精度的方式。

第二，目前材料工程发展不断增强，也有很多新材料在生产军工行业所必需的产品的时候被应用其中，所以原先的测量设备以及技术都不适用这些新材料的测试要求，对此应该要根据现今新材料的发展不断更新测试设备以及测试技术，以满足当前力学条件日渐复杂的要求。

第三，测量的体系也应该要向着科学化和标准化的方向发展，在最大程度上减少因为设备操作不当所引起的误差，并且满足日渐严格的进度要求。

第四，目前很多新的军事领域不断出现，很多产品工作的环境变得越来越恶劣，使用原先的测试方式无法将金属材料在实际工作环境之中的行为表现出来，所以也就无法将其性能做出可靠的评价。未来使用计算机模拟技术能够在模拟的使用环境之下进行测试，以此应对更坏的变化，给产品后续的设计制造以及维护都提供了相应的指导条件[5]。

3 结束语

在当下金属材料的测量方式已经朝着快捷、精确、自动化等方向发展，在进行力学性能测试的时候要尽可能使用现代的科学手段，建立起来新的测试方式，并且积极使用计算机技术等来辅助金属材料的检测，保证最终的检测精确度能够达到最大。

参考文献

[1] 李思锐.金属材料力学性能测试方法发展探讨[J].绿色环保建材，

2017，（10）：24-24.

[2] 赵志国.金属材料力学性能检测技术的发展[J].建筑工程技术与设计，2016，（12）：3048.

[3] 肖厦子，宋定坤，楚海建，等.金属材料力学性能的辐照硬化效应[J].力学进展，2015，（45）：141-178.

[4] 钟雪华，方佳明.影响金属材料耐蚀性因素的研究和探讨[J].科技创新与应用，2017，（09）：123.

[5] 金属材料力学性能检测技术发展的新思路[J].建材与装饰，2017，

（51）：203.