[发明专利]一种超低温冷却对材料力学性能影响的评价方法

说明书

本发明一种超低温冷却对材料力学性能影响的评价方法属于低温工程领域，涉及一种超低温冷却对材料力学性能影响的评价方法。该方法中，以冷却因子为实验变量设计田口实验，制作试件的超低温冷却方案，按照该方案对试件实施超低温冷却处理，并进行力学性能测试；利用方差分析法分析测试数据，计算冷却因子对力学性能影响的贡献率；构建相对重要性比例标度表，借助层次分析法，定量计算冷却因子对力学性能影响的权重；计算材料某一类力学性能占综合力学性能的权重；最后，确定冷却因子对材料综合力学性能影响的权重，以此表征超低温冷却对材料力学性能的影响。该方法实现了冷却因子对材料综合力学性能影响权重的量化分析，评价结果准确、可靠。

技术领域

本发明属于低温工程领域，特别涉及一种超低温冷却对材料力学性能影响的评价方法。

背景技术

在材料加工过程中，对刀具-材料作用区域施以超低温冷却(小于-150℃)不仅可以大幅降低切削局部区域温度，而且还能够显著改善材料的可加工性能，进一步提高加工表面质量，延长刀具寿命。而且，采用液氮作为冷却介质，绿色环保。为此，超低温冷却已成为难加工材料一种改性加工有效手段之一。

然而，在超低温冷却过程中，被加工材料不可避免地被超低温改性处理，进而导致某些材料力学性能参数可能被改变，例如某些材料，如金属材料或高分子材料被低温处理后呈现出明显的“冷脆”现象，其低温冷却后的材料抗冲击性会急剧降低；而有些材料的力学性能对超低温冷却反应不敏感。合理评价超低温冷却对材料力学性能的影响程度，已成为被加工材料能否可以选择超低温冷却加工的重要环节。考虑到超低温冷却控制参数较多，如流量、温度、时间、方式等，且对材料力学参数，如抗拉强度、屈服极限、表面硬度等等的影响规律复杂，实现定量评价难度极大。

目前，国内外学者提出了多种材料性能评价方法，2008年，胡燕在《计算机与数字工程》第36卷第12期发表文章《基于层次分析法的材料力学性能评价模型》中介绍了一种材料力学性能评价方法，即通过层次分析法建立模型，根据相对重要性比例标度表，构建比较矩阵，计算出各项具体的力学性能相对材料综合力学性能的权重。广州汽车集团股份有限公司在专利号201510698717.2中公开了“汽车车身材料优化方法及优化系统”，该方法通过获取材料性能评价指标和零件性能评价指标，及预定义材料性能评价指标和零件性能评价指标的级别划分范围，根据初始信息表中的信息获取对应材料性能和零件性能评价指标的评级结果。但是，以上方法均未涉及超低温冷却对材料力学性能影响的评价。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是克服现有方法的不足，针对超低温冷却对材料性能影响的定量评价难题，发明一种超低温冷却对材料力学性能影响的评价方法。该方法利用冷却因子来表征超低温冷却的方法，设置冷却因子对材料综合力学性能影响的权重，实现了量化分析；结合方差分析和层次分析方法，减少材料力学性能定性评价带来的误差，提高评价结果的准确度和可靠性；利用冷却因子对材料综合力学性能影响权重的评价方法，为超低温加工中冷却因子的定量选择提供了合理依据。

本发明采用的技术方案是一种超低温冷却对材料力学性能影响的评价方法，其特征是，该方法首先以冷却因子为实验变量设计田口实验，作为试件的超低温冷却方案，按照该方案对试件实施超低温冷却处理，并进行力学性能测试；利用方差分析法分析测试数据，计算冷却因子对力学性能影响的贡献率；构建相对重要性比例标度表，借助层次分析法，定量计算冷却因子对力学性能影响的权重；利用层次分析法，计算材料某一类力学性能占综合力学性能的权重；最后，确定冷却因子对材料综合力学性能影响的权重，以此表征超低温冷却对材料力学性能的影响。具体步骤如下：

第一步以冷却因子为实验变量设计田口实验，制定试件的超低温冷却方案；