[发明专利]一种高温材料屈服点测试方法

说明书

本发明公开了一种高温材料屈服点测试方法，它包括以下步骤：步骤1、装载试样：将试样装载在测试装置上；步骤2、加载应力：给试样加载一定预载荷；步骤3、模拟测试材料的服役环境；步骤4、测试试样在加载应力下的轴向形变量；步骤5、建立温度与轴向形变量的二维坐标图，分别标注最高温度点与升温轴向形变量、降温轴向形变量的坐标点，拟合得到两条对应的关系曲线，求得两条曲线的起始分离点，则为该材料试样在加载应力下发生屈服时的温度点。本发明的优点是：降低了试验过程的最高温度环境时间和测试成本，获得的试验结果准确和可靠，保障高温材料使用的安全性。

技术领域

本发明属于材料力学性能测试技术，具体涉及一种高温材料屈服点测试方法。

背景技术

在航空航天领域中，高温环境一般是指1200℃~1800℃，而超高温一般是指1800℃以上的温度。尖端工业中的超高温环境主要包括航天飞机、超声速飞行器的迎风尖锐表面飞行时的高速高温环境以及火箭发动机的燃烧室喷管、涡轮发动机等的内在工作环境。

目前，超高温材料在航空航天领域的应用越来越重要，被广泛应用于高速飞行器的燃料喷管、近空间飞行器等系统中以保障它们在极端环境下服役的安全性。在该类材料服役之前需要对其进行一系列力学性能测试，尤其是相关的超高温屈服强度测试。屈服强度是指金属材料发生屈服现象时的屈服极限，亦即抵抗微量塑性变形的应力。大于此极限的外力作用，将会使零件永久失效，无法恢复。因此，研究材料在超高温环境中屈服强度，对材料的可靠性评定，寿命预测、结构优化设计以及安全设计等方面具有非常重要的意义。

目前针对于该类材料的屈服强度测试技术却相对匮乏。由于测试条件受限，实验温度远未达到实际应用过程中材料所承受的极限温度。开发超高温材料屈服强度的测试方法是最大发挥材料潜力和选择合适的在极端环境中服役的超高温材料的必要措施。目前常用的测试手段通常都是通过试验机进行高温拉伸试验来测试材料的屈服强度，但是该类方法会存在很多不足，例如：（1）能达到的极限测试温度不够高；（2）试验周期较长，对实验装置损害严重；（3）利用试验机的高温拉伸试验是破坏性的，试样不能重复使用；（4）对夹具耐高温性能要求较高，成本高。

发明内容

针对现有高温材料屈服强度测试存在的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种高温材料的屈服点测试方法，它能减少试验过程的最高温度环境时间和测试成本，获得的试验结果准确和可靠，保障高温材料使用的安全性。

本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括以下步骤：

步骤1、装载试样：将试样装载在测试装置上；

步骤2、加载应力：给试样加载一定预载荷；

步骤3、模拟测试材料的服役环境：对测试装置进行抽真空处理，或者根据材料的服役环境，向测试腔室中输入特定气氛，使测试腔室内部模拟出试样材料的服役环境；

步骤4、测试试样在加载应力下的轴向形变量：先设定一个起始温度，通过对试样进行多次升温和降温处理，实现试样从起始温度快速达到不同的最高温度点，然后恢复到起始温度，记录试样每次升温过程的最大轴向形变量和降温过程的最大轴向形变量；

步骤5、建立温度与轴向形变量的二维坐标图，分别标注最高温度点与升温轴向形变量、降温轴向形变量的坐标点，拟合得到两条对应的关系曲线；然后求得升温过程曲线与降温过程曲线的起始分离点，该点左测材料的变形为弹性变形，右侧为塑性变形；起始分离点为该材料试样在加载应力下发生屈服时的温度点。

优选地，改变步骤2的预载荷并重复步骤2～5，获得多个载荷应力与屈服温度点测试数据，建立温度与载荷应力的二维坐标图，标注屈服温度点与载荷应力的坐标点，拟合得到材料的屈服温度与应力的关系曲线。