金属拉伸力学性能测试不确定性的机理与表征

文章标题：金属拉伸力学性能试验的不确定性及表征

关键点：

文章从金属拉伸力学性能测试中的不确定性实验现象，即金属拉伸试验中拉伸温度或应变速率的变化引起拉伸试验结果的变化入手，揭示了现行拉伸试验技术体系中，在一定温度、一定应变速率下的拉伸试验结果，一般不是试样拉伸前原始状态所对应的原始力学性能，从伽利略时代至今，金属力学界一直把这种试验结果误解为试样的原始力学性能，与原始力学性能形成悖论。

文章基于金属弹性变形微观理论，提出了拉伸力学性能测试不确定性的机理：拉伸试验中不同的拉伸温度和拉伸速率对应不同的弹性变形时间，不同的晶界、位错周围的溶质（杂质）浓度导致不同的拉伸力学性能。

基于此机理，提出了一种新的拉伸技术体系，利用一定温度下的“力学性能—拉伸应变速率”曲线来表征被测金属的原始力学性能、服役力学性能和加工变形力学性能，提出了金属拉伸力学性能的全新概念。

本文引用了约35篇论文发表的实验结果，为文中阐述的各类理论观点形成了坚实的实验基础。

图1 1373 K时不同应变速率下的Fe-36Ni合金

截面收缩率和抗拉强度

图2 TaNbHfZrTi高熵合金

1073 K 不同应变速率下的屈服强度

图1为Fe-36Ni合金在1373 K时的截面压缩率与抗拉强度与应变速率的关系图，图2为TaNbHfZrTi高熵合金在1073 K时的屈服强度与应变速率的关系图。

显然，在不同的应变速率下，会得到不同的力学性能。那么，各合金在1373K和1073K下的力学性能，即原始力学性能，是在哪个应变速率下获得的呢？这是目前拉伸试验技术体系无法回答的问题。

文章将图1、图2中的曲线称为某一温度下的“力学性能-拉伸应变速率曲线”，并利用此曲线来表征被测金属的原始力学性能、使用力学性能和加工变形力学性能，给出了一种全新的金属力学性能概念和拉伸试验新的技术体系。

文章从根本上否定了现行拉伸试验技术体系及标准的合理性，提出了全新的拉伸试验技术体系和金属力学性能新概念，开创了金属力学的新时代。

文章作者：徐廷栋，钢铁研究总院（北京），教授，博士生导师；王凯，钢铁研究总院（北京），博士，高级工程师；宋申华，哈尔滨工业大学（深圳），教授，博士生导师。

原文来自《金属》杂志：

Xu, T.; Wang, K.; Song, S. 金属拉伸力学性能的测量不确定度及表示。金属 2021, 11, 1733。

金属专刊征文：

目前，由《Metals》编委宋申华教授牵头的《金属结构材料的脆性与延性》专刊正在征文，欢迎相关研究人员投稿有关金属结构材料脆性与延性研究的最新稿件。

Metals（ISSN 2075-4701）是MDPI出版的国际开放获取期刊之一，涵盖金属材料和冶金工程领域研究和技术开发的各个方面。根据科睿唯安发布的最新期刊引证报告，该期刊2020年的影响因子为2.351。Metals采用单盲同行评审，首次审稿周期约为13天，从收到到发表仅需3.6天。

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