Gr(C)f/Mg復合材料的尺寸穩定性

 
 
 
 
 精密機械領域中的尺寸穩定性(國外稱之為尺寸不穩定性，但二者并無本質區別)問題一般是指零件在恒定或非恒定環境下所發生的尺寸或形位微小不可逆的變化。結合工程實際，正航儀器（我公司專業生產各種環境試驗設備，歡迎咨詢?。Τ叽绶€定性做了如下定義：尺寸穩定性是表示材料在熱處理與加工完畢后，在工作環境條件下不受外力作用或在低于彈性極限的應力作用下抵抗變形的能力?？梢钥吹?，杜樹芳的定義涵蓋了負載和無負載的兩種情況。表1-5 為有負載條件下材料尺寸穩定性的評價方法。
一、尺寸穩定性的評價方法
對于材料無負載條件下的尺寸穩定性的評價方法主要有X 射線法和中子衍射法測試殘
余應力、測量棒狀試樣尺寸隨時間變化、圓環開口法以及冷熱沖擊實時檢測法。
(1)X射線法和中子衍射法測試殘余應力 兩種方法都可以測試材料中的殘余應力。由于中子源的穿透度大于X射線的穿透度，可用來測量深層應力。但由于中子源的限制，中子衍射的方法尚不能普及。X射線的穿透能力有限，僅能測定材料表面的應力。用測試殘余應力的方法評價的尺寸穩定性不夠，只是一種間接的推斷。
(2)采用測量棒狀試樣尺寸隨時間變化的評價方法 該法可以直觀地反應材料的尺寸穩定性，但也存在不足, 如測試周期長, 需一年以上的時間才能得出令人信服的結果, 另外棒狀試樣長度變化一般在(1～2)×10-6數量級, 要比較出不同尺寸穩定化處理工藝的差別存在困難, 因此該法的可操作性較差。



(3)圓環開口法 該方法通過測量圓環開口后的即時尺寸變化量, 來比較材料中宏觀殘余應力水平的高低。與棒狀試樣測量方法相比, 這種方法更好地模擬了實際零件的情況, 同時由于試樣形狀的原因，放大了尺寸的變化范圍, 因此對判定材料的尺寸穩定性極為有效。實踐證明,這是一種反應靈敏度高、行之有效的方法，但屬于一次破壞性的測試, 只能測量最終結果而不能反映試樣尺寸隨環境變化的全過程, 成本也較高。
(4)冷熱沖擊實時檢測法 不僅可以觀察出各工藝處理之后的材料在循環次數增加時其軸向尺寸的變化規律，而且還體現了固定循環次數時其尺寸變化的差別，由此可以評價材料在不同熱處理狀態下的尺寸穩定性。由于熱循環條件較恒溫條件惡劣，這等于加速和放大了尺寸的變化, 從而突出了各工藝之間的差別。熱循環法在線檢測法可以方便、準確地比較各工藝的優劣，有效評價材料的尺寸穩定性。
二、Gr(C)f/Mg復合材料的尺寸穩定性 
隨著現代工業技術的飛速發展，很多高精密儀表和零件不僅要求材料具有高的比強度、比剛度，好的耐磨性和抗腐蝕性能，良好的尺寸穩定性能已逐漸成為科學工作者追求的目標。Gr(C)f /Mg復合材料由于具有近零膨脹系數、可設計性強，表現出良好的尺寸穩定性能。加上其具有低密度、優異的機械性能等優點，Gr(C)f/Mg復合材料在航空航天領域具有巨大的應用潛力。
目前對Gr(C)f /Mg復合材料尺寸穩定性研究的相關文獻較少。Y. D. Huang等人研究了短纖維增強AE42復合材料的熱疲勞性能，重點對熱循環前后尺寸和硬度的變化進行了研究。結果表明，尺寸變化受熱循環試驗條件和基體強度的影響，復合材料的硬度在熱循環后由于基體的變形和恢復而降低。M.Russell-Stevens等人研究了單向P100S/AZ91D復合材料在熱循環過程中熱膨脹行為，并建立了簡單一維模型來預測C/Mg復合材料的熱應變。纖維增強鎂基復合材料熱應變的非線性和滯后性，在不考慮纖維體積分數的影響下，通過熱處理和低溫處理是不能夠消除的。
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