浅析金属材料力学性能测试中存在的不确定度

2019-01-03张赞平

中国金属通报 2019年6期

张赞平

（中国航发航空科技股份有限公司，四川成都 610503）

自古以来，人们对金属材料的都非常的重视，远古人类对金属的使用标志的人类的进步迈入到新的时代，人来学会使用和制作金属，使得人来开始走向统治地位［1］。古代战争中，更是把金属的使用达到了极致，各种兵器的制造军事由金属制成，甚至古代生活中的各种器具都是由金属制成。随着人类的进步金属材料的应用范围越来越广，从古代的珍惜材料，到现在的到处可见，金属材料经历一代代智慧人类的创新和改革，现在已经应用到各个领域。从民事工程到军事工程，金属材料均发挥着至关重要的作用，这更加加深了人们对金属材料的重视程度，使得人们不得不对金属材料的力学性能做更加深刻的测试和了解。

1 探讨金属材料力学性能的重要性

无论是人类的生产和生活，都对金属材料有较大的需求，不同的金属材料也有着不同的特性，有的坚硬无比，可用于支撑、预防撞击的材料。有的则是易弯曲，可用于日常固定。有的则是导电性能良好，用于日常供电。有的则是轻盈坚硬，可用于精密仪器的制作。生活中方方面面均有金属，这也使得金属成为人来不可分割的一部分。它不仅代表着人类的进步，更代表着人类的文明。

（1）金属材料在军事工程中的应用

军事是一个国家的强国之本，世界各国对军事的重视程度可想而知。随着科技的发展，军事开始步入工业化进程，这使得军事发展对金属材料的应用量越来越多。军事工程的建立、武器设备的制造均需要金属材料的参与。军需物品对金属材料的性能要求极高。例如，坦克装甲的硬度，是评价坦克性能强弱的重要因素；导弹金属材料的腐绣，可直接影响其威力，从而影响战争的走势。对制备军事物资所需的金属材料进行有效的力学性能测试可有效了解军需物资的质量和威力效果，从而能够更好的发挥其最大威力。

（2）金属材料在生活中的应用

生活中利用金属材料的案例随处可见，剪刀、锤子等生活中最常用的生活用品，就充分利用了金属材料的力学性能。不同的生活用品对金属材料的力学性能要求不同，剪刀、锤子等主要是要求其坚硬度，而菜刀等除了要要求其坚硬度外，还要要求其抗腐蚀能力。一些金属绑线则更多要求其柔软和耐磨性。这些案例足以证明金属材料对人们的生活产生极其重要的作用，不仅能够方便人们的生活，对人们的方方面面都产生了重要的影响。

（3）金属材料在生产中的应用

农业生产中，温室大棚的建造，需要钢铁骨架的支撑。各种农用机械的制造更是多用于金属制造，从而达到其耐用的效果和要求。工业生产中，无论是厂棚骨架、还是机械产品均需要金属材料的参与。可以说当前人们的生活生产均离不开金属材料的参与。

2 几种常见的金属力学性能测试存在的不确定因素

当前用于测定金属力学性能测试方法有很多，形式也是各不相同。这主要是由于人们对金属的用途较为广泛，不同领域对金属材料本身特性的要求也各不相同，从而产生了对金属材料性能的各种检测方法。通过归纳和总结，最常见的检测方法可分为四大类，即按压、扭转、弯曲和冲击。

（1）拉压操作不确定因素

按压操作作为最常见的一种测试金属力学性能测试的方式，经常被人们运用。按压操作的基本方法简单[2]。主要是运用万能试验机对金属进行加压，通过一定方式来观察金属的内力变化，过程中要记录金属自身产生变化的细节，开裂的时间等。影响金属性能的最关键因素取决于其均匀性，只有金属的均匀性好，才能保证金属的性能良好，减少内应力，最大强度发挥金属的特性。

（2）扭转操作不确定因素

扭转操作测试金属力学性能多用于轴承材料等相关金属上。轴承材料不仅在车具上应用广泛，在工业流水线上也是发挥着至关重要的作用。用该种方法测试轴承等金属材料的力学特性非常有必要。明确轴承最大能后承受的扭转力，更有利于明确轴承的使用情况和使用范围，增加安全系数，方便人们生活。测试方法主要是采用扭转试验机对金属材料进行扭转测试。期间记录金属材料的变化情况。对于金属力学性能的扭转测试中，主要是要测试其金属式样的形状和同轴度。金属式样的形状主要影响的是金属的外力性能，而同轴度则主要影响的是金属的内力性能。

（3）弯曲操作不确定因素

弯曲操作测试金属力学性能主要体现在军事中比较多，金属材料在爆炸时承受冲击波的能力，也就是金属本身的抗弯曲能力。金属的抗弯曲能力受到两方面因素的影响。第一个就是温度，金属在不同外界温度条件下，抗弯曲能力不同。高温会降低金属的抗弯曲能力，这也是在军事中最被常用的特性之一，也是金属材料生产中应用的原理之一。低温条件下，金属会变脆，而不易弯曲，导致有些金属材料受力后直接折断。因此在生产中，常常利用金属的这种特性来进行一定的操作，达到生产的不同目的。第二个就是其夹持方式，夹持方式不同，金属的抗弯曲能力也不同。

（4）冲击操作不确定因素

冲击操作测试金属力学性能也是在军事中应用较多，军事中，炮弹的爆炸、子弹的冲击，对金属材料都会达到冲击的效果。在军用金属材料的设计上，人们基本是通过改变冲击接触的面积和改变金属性质来达到其抗冲击能力，最终增加安全性能。冲击的接触面积越大，金属的抗冲击能力越强。改变金属微观粒子排列更是可以增加其抗冲击能力。军事材料中，容易受到攻击的部分，采用特殊改造的金属材料，有利于使其更加耐冲击，从而增加其寿命和安全性能。

3 对金属材料力学性能的认识

金属材料力学性能的好坏，很大程度取决于金属材料本身的特性和品质。无论是金属材料本身的均匀度、夹持方式等，还是测试时的外界温度条件对金属材料力学性能都有着极大的影响。当前的生产和生活中，对金属材料的需求程度高度增加，这使得人们对金属材料的力学性能不得不加深了解和认识，才能更加正确的选择和使用金属材料［3］。

选择一个好的金属材料，不仅关乎我们身边的生产生活，更关乎人们的日常方便程度和出行安全，甚至关乎一场军事战争的胜利和一个国家的生死存亡。了解和掌握金属材料的力学性能，能够有效促进工业和军事的快速发展，更能增加人们生活的幸福指数。