不銹鋼材料高溫、高應(yīng)變率下動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的試驗(yàn)研究

張 紅， 索 濤， 李玉龍

(西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院，西安 710072)

不銹鋼是現(xiàn)代工業(yè)中的一種重要結(jié)構(gòu)材料，廣泛應(yīng)用于航空、化工、能源等方面，對其力學(xué)性能的研究具有重要的價(jià)值。從現(xiàn)有對各類不銹鋼材料的研究可發(fā)現(xiàn):應(yīng)變速率增加時(shí)，其真實(shí)應(yīng)力、加工硬化率和應(yīng)變率敏感性存在較大差異［1～3］;同時(shí)溫度對這類材料的力學(xué)性能也有較大影響［1～6］。

而不銹鋼結(jié)構(gòu)件的加工、使用過程經(jīng)常會(huì)涉及高溫環(huán)境和動(dòng)態(tài)載荷，因此有必要研究不銹鋼材料在高溫、高應(yīng)變率耦合條件下的力學(xué)行為，以便為動(dòng)態(tài)載荷下材料和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、加工及優(yōu)化提供參考。例如，結(jié)構(gòu)件的高速切削加工即為典型的高應(yīng)變率、高溫變形過程，對切削過程的仿真分析則必須提供相關(guān)的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能參數(shù)才能進(jìn)行。但目前國內(nèi)對不銹鋼材料的研究多為高溫準(zhǔn)靜態(tài)試驗(yàn)［4～6］和室溫動(dòng)態(tài)試驗(yàn)［7］的分別研究，高溫、高應(yīng)變率耦合力學(xué)性能的研究結(jié)果較少。為此，本文利用加裝同步組裝系統(tǒng)的高溫Hopkinson壓桿系統(tǒng)對某不銹鋼材料高溫、高應(yīng)變率耦合狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行了測試，得到了材料不同應(yīng)變率和溫度下的真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線，并與準(zhǔn)靜態(tài)壓縮結(jié)果對比，研究了材料的塑性流變行為，對其溫度及應(yīng)變率效應(yīng)進(jìn)行了分析。

1 試驗(yàn)條件及試驗(yàn)裝置

1.1 試驗(yàn)條件

本工作對不銹鋼的壓縮試驗(yàn)涉及不同溫度下的準(zhǔn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種情況。準(zhǔn)靜態(tài)試驗(yàn)采用φ5mm×5mm圓柱試樣在電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，通過控制加載速率使應(yīng)變率保持在0.001s－1。……