[发明专利]非晶带材力学性能的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非晶带材力学性能的检测方法，尤其涉及一种利用夹具夹持非晶带材检测的方法。

背景技术

常用的金属材料一般有两种：一种是晶态材料，另一种是非晶态材料。晶态材料，是指材料内部的原子排列遵循一定的规律。反之，内部原子排列处于无规则状态，则为非晶态材料。非晶态材料是20世纪70年代问世的一种新兴的材料，其制备技术完全不同于传统的晶态材料工艺方法，而是采用冷却速度大约10⁶℃/秒的超级冷凝固技术，从钢液到薄带成品一次成型。由于超急冷凝固，合金凝固时的原子来不及有序排列结晶，得到的固态合金是长程无序结构，没有晶态合金的晶粒、晶界存在，故称为非晶态合金。这种结构类似与玻璃，因此也称为金属玻璃。

非晶态合金与普通钢铁材料相比，有着突出的高强度、高韧性和高耐磨性。非晶态合金的无序结构(长程无序、短程有序)赋予了它高强度、高硬度的同时，还具有高塑性。非晶合金在变形时无加工硬化现象，在过冷液相区表现出类似牛顿粘性流体(m＝1)的超塑性状态，利用此性能，可以用非晶态合金加工出形状非常复杂、精密、细小的零件。非晶合金材料广泛用于轻、重工业、军工和航空航天业，在材料表面、特殊部件和结构零件等方面也都得到广泛的应用。研究非晶态合金的力学性能，不仅具有理论意义，还具有非常大的实际意义。由非晶态合金制成的薄带状材料(简称为非晶带材)，不仅是优秀的功能材料(表现为优良的软磁性能)，也具有优良的力学性能。非晶合金的抗拉强度一般比对应的晶体合金要高很多。

拉伸试验是一种最简单的力学性能试验，在测试的范围内，受力均匀，应力应变及其性能指标测量稳定、可靠，理论计算方便。通过拉伸试验可以测定材料弹性变形、塑性变形和断裂过程中最基本的力学性能指标(如弹性模量E、屈服强度R_e、抗拉强度R_m、断后伸长率A及断面收缩率Z等)。拉伸试验中获得的力学性能指标是材料固有的基本属性和工程设计中的重要依据。对于非晶体材料来说，弹性模量E、抗拉强度R_m、断后伸长率A是比较重要的三个指标。

用途最广的一般的非晶带材牌号为1K101，成分为F_e78Si₉B₁₃非晶合金带材，带厚只有20μm-40μm，宽为10mm～142mm。属于横截面非常小的产品，常用的引伸计已不适用于此类型产品试样的试验，需要特殊的夹头和夹持方法。

发明内容

本发明的目的是解决横截面非常小的非晶带材产品试样的拉伸试验操作。

为实现上述目的，本发明提供了一种非晶带材力学性能的检测方法。该方法包括：检测非晶带材的原始数据；将夹持片夹持在所述非晶带材的两端；利用夹具夹持所述夹持片后拉伸所述非晶带材；检测拉伸所述非晶带材后的拉伸数据；根据所述原始数据和拉伸数据计算所述非晶带材的力学性能。

优选地，所述检测非晶带材的原始数据之前还包括：制备所述非晶带材。

优选地，所述制备所述非晶带材具体包括：将非晶带材样品剪切为15mm～50mm宽，53mm～203mm长；将所述剪切后的非晶带材样品制备成厚度为20μm～40μm；清洁所述制备好的非晶带材样品为所述非晶带材。

优选地，所述制备所述非晶带材还包括：将所述非晶带材中部制备为长度为10mm～30mm，宽度为3mm～10mm的拉伸部。

优选地，所述根据所述原始数据和拉伸数据计算所述非晶带材的力学性能具体包括：

根据公式ε_工程＝x/l₀和σ_工程＝F/S₀计算工程应变和工程应力；

根据公式ε_真实＝ln(1+ε_工程)和σ_真实＝F/S＝σ_工程(1+ε_工程)计算真实应变和真实应力；

其中，ε_工程为工程应变，x为位移，l₀为原始试样标距长度，σ_工程为工程应力，F为拉伸载荷，S₀为原始试样的横截面积，σ_真实为真实应变，σ_真实为真实应力，S、l分别为瞬时横截面积和瞬时标距内的长度；

根据所述真实应力和真实应变的应力-应变曲线，并通过曲线拟和计算出非晶材料弹性模量。