前言

目前研究材料變形主要采用單軸力學(xué)試驗(yàn)方法。單軸力學(xué)實(shí)驗(yàn)操作簡單，容易得到較為可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在工業(yè)應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)研究中被廣泛利用。但是在實(shí)際服役過程中材料通常會(huì)受到多軸載荷的作用而發(fā)生斷裂失效，這使得材料的力學(xué)響應(yīng)、變形機(jī)理及失效機(jī)制較單軸而言要復(fù)雜的多。此外，在不同成型工藝的加工過程中材料也常處于多軸應(yīng)力狀態(tài)，在成型過程中出現(xiàn)的制耳現(xiàn)象，沖壓件斷裂位置和極限成型高度的改變等現(xiàn)象都與板材在成型過程中的多軸力學(xué)響應(yīng)有關(guān)。

十字形試樣雙軸試驗(yàn)可以準(zhǔn)確地進(jìn)行任意應(yīng)力或應(yīng)變比下板材的彈塑性變形，經(jīng)常用于確定建模或確定屈服面的參數(shù)，或?yàn)椴煌膽?yīng)變硬化特性提供證據(jù)。基于材料雙軸變形研究的現(xiàn)狀，凱爾測控技術(shù)有限公司開發(fā)了面內(nèi)雙軸試驗(yàn)系統(tǒng)IPBF-8000，并完成了鎂合金、純鈦的雙軸變形試驗(yàn)，相關(guān)成果分別發(fā)表在《International Journal of Plasticity》、《Journal of Materials Science & Technology》期刊上。

試驗(yàn)儀器推薦

典型應(yīng)用案例：

1、鎂合金雙軸試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)材料為厚度60mm的AZ31鎂合金熱軋板。熱軋板在400°C下均勻化處理2h以獲得再結(jié)晶組織，退火樣品為等軸晶且晶粒尺寸約為40 μm，板材呈現(xiàn)典型的基面織構(gòu)，即（0002）面平行軋制面，柱面呈現(xiàn)隨機(jī)分布特征。

在不同雙軸應(yīng)力比下對AZ31鎂合金板沿著ND和TD進(jìn)行雙軸拉伸試驗(yàn)，其雙軸應(yīng)力比值分別為： ND: TD=1: 0、4 : 1、2 : 1、1: 1、1 : 2 和1 : 4。

雙軸拉伸樣品的織構(gòu)主要由兩部分構(gòu)成：晶粒的c軸都平行或者接近平行于ND的取向和晶粒c軸垂直于或近似于垂直ND取向（孿晶）。在應(yīng)力比為1:4的樣品中，孿晶織構(gòu)明顯缺失，這主要是因?yàn)闃悠吩诤苄〉膽?yīng)變條件下就發(fā)生了斷裂，而且孿晶幾乎未啟動(dòng)。在其他應(yīng)力比下，孿晶織構(gòu)組分的分布與應(yīng)力比密切相關(guān)。對于單軸來說，孿晶的（0002）極軸呈圓圈分布。對于雙軸加載來說，隨著應(yīng)力比的逐漸減低，孿晶的（0002）極軸逐漸聚集在RD附近。

2、純鈦雙軸試驗(yàn)

將CP-Ti薄板厚度從4 mm冷軋至2mm，然后在750℃氬氣下退火1h。退火后空氣冷卻到室溫。在室溫下進(jìn)行雙軸拉伸試驗(yàn)，應(yīng)力比R=σx/σy = 1:0與1:1(表示為準(zhǔn)單軸與等雙軸拉伸)。

具有典型基面織構(gòu)的CP-Ti在等雙軸拉伸下的斷裂行為與準(zhǔn)單軸拉伸下的斷裂行為明顯不同。對于單軸拉伸，裂紋起源于明顯的應(yīng)變局部化區(qū)域，形成斷裂。對于雙軸拉伸，類似的正常斷裂首先進(jìn)行，隨后是沿45°方向的剪切斷裂。