试样尺寸对TC4棒材力学性能的影响

张 浩，杨军红，郑晓斐

（西部金属材料股份有限公司理化检验中心，陕西 西安 710016）

试样尺寸对TC4棒材力学性能的影响

张 浩，杨军红，郑晓斐

（西部金属材料股份有限公司理化检验中心，陕西 西安 710016）

文章研究了直径为5.0mm的钛合金TC4丝材工作部分直径不同时试样的拉伸性能，分析试样直径大小对拉伸性能中各试验结果参数的影响，从中总结出试样工作部分尺寸对TC4丝材试样力学性能的影响趋势。

TC4；试样尺寸；力学性能；检测标准

在金属材料的力学性能检测中影响拉伸性能结果的因素有很多，如实验室温度和湿度等环境因素，试验时加载速度控制方式及速度大小，试样形状及表面粗糙度等，针对同一种材料当其试样尺寸加工到不同大小时也可能影响材料的力学性能参数。当同一种材料进行力学性能检测时，根据不同的检测标准规定可能被加工成试验尺寸不同的样品，胡世军等［1］认为随着试样直径的增大，抗拉强度、屈服强度和伸长率逐渐减小，他认为试样尺寸越小，试样存在各种缺陷的概率下降，其结果也更加真实。鉴于此，本文通过对直径为5.0mm的钛合金TC4丝材按照国标标准和美标标准中存在的尺寸对试样进行加工，加工成工作部分直径分别为2.5mm，3.0mm，3.5mm，4.0mm，5.0mm的试样进行力学性能试验，对试样尺寸对钛合金材料力学性能检测结果的影响趋势进行分析。

1 试验设备及方法

试验时样品的加工按照标准GB/T16865-1997要求进行加工，样品加工粗糙度满足要求，五种不同试样尺寸的样品的工作部分长度均为30mm，试样的力学性能检测按照GB/228.1-2010进行，拉伸试验设备为UTM5205电子拉伸试验机，试验机及采用引伸计均满足检测标准要求精度，试样的直径采用直径千分尺进行测量，断后伸长率的测量采用游标卡尺进行测量。

2 实验结果与分析

试验采用的直径为5.0mm的TC4丝材力学性能非常稳定，当采用直径为5.0的丝材直接进行多组力学性能试验所获得的检测结果基本一致，试验时拉伸速率按照GB/228.1-2010要求进行控制，试验中获得了五种不同工作部分直径试样的力学性能结果，主要包括抗拉强度（Rm）、屈服强度（Rp0.2）、断后伸长率（A）和断面收缩率（Z），试验时每个试样尺寸的试样取三个试样其结果取平均值，检测后的试验结果见表1。

从表1可以看出随着试样工作部分直径的增大，TC4丝材的抗拉强度值有增大趋势，而其屈服强度和断面收缩率的值基本变化不大，当断后伸长率测量标距为25mm时，随着工作部分直径的增加断后伸长率明显增大（按照标准要求标距按照5d计算时获得的断后伸长率的变化趋势与标距为25mm时一致）。其变化趋势与以往研究人员分析所得出随着直径增大强度和塑性均稍有下降的结论不一致，其原因可能是因为针对不同工作部分直径的试样，在试验中工作部分的长度均加工到30mm，当工作部分直径较小时试样工作部分长度较大，材料的不均匀性增大，产生缺陷的可能性也相对增大，所以其抗拉强度较小。同理当工作部分直径较小时即对应着试样工作部分长度较大，产生缺陷的可能性也相对增大，拉伸时更容易断裂导致其断后伸长率较低。

表1 不同工作部分直径的TC4丝材力学性能

3 结束语

本文以直径为5.0mm的钛合金TC4丝材为研究对象，研究不同工作部分直径大小对TC4丝材的力学性能的影响趋势，结果表明随着工作部分直径的增大TC4丝材的抗拉强度值有稍微增大的趋势，而其屈服强度和断面收缩率的值基本变化不大，其断后伸长率随着工作部分直径的增大明显增大。而检测标准中一般没有对试样检测中工作部分的尺寸予以规定，而采用不同尺寸时其力学性能检测结果可能存在差异，因此在检测过程中应当对被检测试样的工作部分的尺寸进行统一规定，避免因此产生的检测结果的差异。

［1］胡世军，张红香，张代录.试样制备对力学性能实验结果的影响［J］.热加工工艺，2013，42（2）：76-78

［2］赵永峰，李福荣，沈保罗，等. 试样长度对13CrMo44钢管力学性能的影响［J］.物理测试，2002，（4）：1-3.

［3］史小云，付宝全，王文盛，等.锻造温度对TC4-DT钛合金棒材力学性能及显微组织的影响［J］.中国有色金属学报，2010，S1：79-82.

TQ174.1+5

A

1671-3818（2016）10-0089-01