新型微型现场孔膨胀试验与微观数字图像相关性相结合

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 机械工程 机械工程
• 金工业是一种金工业.

背景情况:

• 标准孔膨胀比 (HER) 测试,或宏观HER测试,通过使用大型样本来评估材料的伸展接性.
• 这些宏观HER测试具有破坏性,导致大量的材料浪费,缺乏微观结构细节.
• 用户在裂检测方面的不确定性和更大的样本大小可能导致在宏观HER测试中高估材料性能.

研究的目的:

• 引入一种新的微型孔扩张比 (micro-HER) 试验,用于评估微观结构尺度上的材料伸展接性.
• 为了将微型HER测试结果与各种钢材等级的传统宏观HER测试数据进行比较.
• 使用现场成像和数字图像相关性 (DIC) 调查微观结构变形和断裂机制.

主要方法:

• 在扫描电子显微镜 (SEM) 中开发和实施小型HER测试装置.
• 使用SEM的二次电子探测器对样品变形进行现场成像.
• 应用数字图像相关性 (DIC) 来量化全场应变并确定微观结构层面的局部变形.
• 测试六种不同的钢材等级,以验证微HER方法.

主要成果:

• 微HER测试成功捕获了微结构变形和断裂机制.
• 宏观HER值被发现高于微型HER值,用于更柔性钢等级.
• DIC分析显示,在双相钢的铁-马氏体接口上存在显著的应变局部化,确定了潜在的故障发起点.

结论:

• 微HER测试为宏观HER测试提供了有价值的替代方案,提供了增强的微结构洞察力,并减少了材料浪费.
• 宏观HER和微观HER结果之间的差异突显了标准测试中的潜在高估,原因是裂纹检测和样本大小等因素.
• 微HER测试与DIC相结合,有效地识别了关键的微结构特征,例如界面区域,这些特征会影响材料在应力下发生故障.