锆合金力学性能分析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 锆合金力学性能分析 【摘 要】本文主要通过分析 Zr- 4 合金材料的室温拉伸性能和高温拉伸 试验特点，提出利用金属材料 拉伸试 验方法测量 Zr-4 合金室温、高温拉伸性 能。并通过比较分析锆合金管材在不同 温度和应力下的高温拉伸性能试验数据 及室温拉伸性能数据，结果表明试验所 用 Zr-4 合金拉伸性能数据集中，误差较 小。 中国论文网 /8/view-12932474.htm 【关键次】高温拉伸性能；室温 拉伸性能；拉伸试验；应力；应变 中图分类号： TG146.414 文献 标识码： A 文章编号： 2095- 2457（2017）35-0039-002 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 Zirconium alloy mechanical properties analysis DOU Li-juan XU Cheng TANG Ying SUN Li-yuan （State Key Lab of Nuclear Grade Zirconium， Key Laboratory of Nuclear Grade Zirconium of National Energy Nuclear Grade R & D Center， Baoji Shaanxi 721013， China） 【Abstract】In this paper， the tensile properties of Zr-4 alloy at room temperature and high temperature were investigated by tensile test of Zr-4 alloy at room temperature and high temperature. By comparing and analyzing the tensile test data and the tensile test data at different temperatures and stresses， the results show that the data of the tensile properties of the Zr-4 alloy used in the experiment are less concentrated. 【Key words】High temperature -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 tensile properties； Tensile properties at room temperature； Tensile test； Stress； Strain 0 前言 拉伸验是材料力学性能测试中 最常见试验方法之一。试验中的弹性变 形、塑性变形、断裂等各阶段真实反映 了材料抵抗外力作用的全过程，它具有 简单易行、试样制备方便等特点。拉伸 试验所得到的材料强度和塑性性能数据， 对于设计和选材、新材料的研制、材料 的采购和验收、产品的质量控制以及设 备的安全和评估都有很重要的应用价值 和参考价值。锆合金室温拉伸性能表示 锆合金材料在 1035温度范围内的 拉伸试验结果，对于温度要求严格的试 验，温度范围应控制在 235条件下 进行。锆合金的高温拉伸性能则表示锆 合金材料在温度大于 35条件下的拉伸 试验结果。由拉伸试验所得到的应力- 应变曲线图给出了材料的强度性能和塑 性性能指标，它是塑性成形力学理论最 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 基本的试验资料。原子间结合力的程度， 实际反应了在屈服条件以下材料抵抗变 形的能力，在工程应用上有重要的作用。 本文对我公司常进行的包壳管和连接棒 室温、高温拉伸性能进行比较分析、探 讨、总结，得出结论。 1 试验原理及方法过程 1.1 试验原理 （1）材料的拉伸性能主要与材 料内部的成分和组织结构有关，同时还 受到加载速度、温度、受力状态等因素 的影响。一般金属材料按其塑性变形性 能的不同可分为：有明显屈服流动台阶 和无明显屈服流动台阶两类。而我们常 用的有色金属锆则属于后者，对于此类 金属材料规定有 0.2%残余应变时的应 力作为条件屈服强度 Rp0.2，或者把割 线模量 Es=0.7E 的应力作为抗拉强度 Rm（E 为弹性模量） （2）拉伸图与应力应变图， 试验时，将试样安装在万能试验机上， 然后均匀缓慢地加载，使试样拉伸直至 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 断裂。绘出试样在试验的过程中工作段 的伸长与受力的关系曲线，即 F-l 曲 线，称为拉伸图。 屈服极限 Rp0.2 及抗拉强度 Rm 是特性点的应力，均是反映材料力学性 质的重要指标，而延伸率 A 则是反映材料塑性性质的重要 指标。 1.2 试验控制及试验数据 1.2.1 试验控制 试验选择 CMT5105 拉伸试验机， 试验机的测力系统按照 GB/T16825.1 进 行校准，其准确度优于 0.5 级。引伸计 的准确度级别符合 GB/T12160 的要求， 不劣于 1 级准确度。计算机控制拉伸试 验机满足满足 GB/T22066。试验力值精 度在 0.5%，调节试验机左右引伸计的 偏差不大于 1m。 试验测定的性能结果数值按照相 关产品标准的要求进行修约，强度性能 修约至 1MPa，断后延伸率修约至 0.5%。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 试验选用锆合金包壳管做同时间 下，不同温度和应力下的室温拉伸试验 及高温拉伸试验。 1.2.2 试验数据 选用锆合金包壳管在 380和 20的不同温度下试验，其拉伸试验结 果见表 1。 2 分析讨论 2.1 数据处理 依据式应力-应变曲线图对试验 数据处理，分别对各温度下抗拉强度 （Rm） 、屈服强度（Rp0.2）和断后延 伸率 A。通过标准差分析，将锆合金包 壳管通过拉伸试验机测量的锆合金的抗 拉强度 Rm、屈服强度 Rp0.2 和断后延 伸率平均值结果与通过 GB/4338- 2006（金属材料 高温拉伸试验方法） 、 GB/T228.1-2010（金属材料 拉伸试验 第一部分：室温试验方法）测量结果进 行比偏差比较，见表 2。 2.2 分 析讨论 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 2.2.1 试验数据变动性分析 表 2 的各组数值标准差较小，即 数值波动较小，所以在通过拉伸试验机 测量锆合金的拉伸性能时，试验结果不 随时间和所加应力发生变化，其各组试 验数据表明通过此方法可以测量锆合金 在高温、室温条件下的应力应变指数。 2.2.2 试验结果有效性分析 表 2 所示，依据 GB/T 4338- 2006（金属材料 高温拉伸试验方法） ， 测量锆合金在 380，GB/T228.1- 2010（金属材料 拉伸试验第一部分： 室温试验方法）测量锆合金在 20的抗 拉强度和屈服强度分别为 240MPa、137MPa，和 530MPa、350MPa。这远远大于通过产 品技术条件制定的锆合金的高温抗拉强 度和高温屈服强度值 195MPa、120MPa，室温抗拉强度和室 温屈服强度值 413MPa、241MPa，且试 验数据较为集中，偏差较小。同时分析 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 认为此偏差是由于试验过程中的塑性变 形造成试样工作长度区变长造成的。 2.2.3 与拉伸验结果对比 综合来看，试验所测不论是抗拉 强度还是屈服强度数据都比较集中，但 也未免会有不合逻辑的现象，这是由于 拉伸试验过程中的弹性变形造成同应力 下测量的弹性应变增大引起弹性变形减 小。故认为利用万能试验机测量锆合金 的温拉伸性能结果更接近真实值。 3 结论 （1）通过万能拉伸试验机测量 锆合金的拉伸力学性能指标数据集中， 并能保证较高的精度。 （2）利