一步步教你操作高低温拉力机：完成钛合金丝高温拉伸测试

在航空航天工业的尖端领域，材料的性能直接决定着飞行器的安全性、可靠性和先进性。钛合金因其优异的比强度、卓越的耐腐蚀性和良好的高温性能，成为制造航空发动机压气盘、叶片以及机体结构件等关键部位不可或缺的战略材料。特别是以丝材形式应用的钛合金，广泛应用于紧固件、焊接丝材以及某些特殊部件中。

然而，高温环境会显著改变材料的力学行为。为确保这些部件在发动机高温工况或高速飞行产生的气动热环境下仍能万无一失，精确评估其高温力学性能至关重要。高温拉伸测试作为最直接、最基础的力学性能评价方法，能够为我们提供抗拉强度、屈服强度和延伸率等关键数据，是材料研发、质量控制和失效分析的核心环节。本文将系统介绍钛合金丝高温拉伸测试的原理、标准、设备及详细流程，为相关领域的工程师和研究人员提供一份实用的技术参考。

一、 测试原理

高温拉伸测试的原理是在规定的温度条件下，对按规定制备的钛合金丝试样施加持续增大的轴向拉伸载荷，直至其发生断裂。通过同步测量并记录试样所承受的载荷和产生的伸长量，经计算即可得到材料在该温度下的一系列力学性能指标。

二、 测试标准

GB/T 4338-2006 《金属材料 高温拉伸试验方法》

ASTM E21-20 《Standard Test Methods for Elevated Temperature Tension Tests of Metallic Materials》

ISO 783:1999 《Metallic materials — Tensile testing at elevated temperature》

三、 检测仪器与设备

1、万能材料试验机

作为测试主体，负责提供精确且稳定的拉伸载荷和控制横梁位移速率。

2、高温炉系统

这是高温测试的核心附件，其性能直接决定温度控制的精确度。

A、加热方式：采用上、中、下三区独立控制的电阻丝同步加热，确保了炉膛内形成均匀、稳定的高温环境，符合标准对试样标距内温度偏差的严格要求。

B、结构设计：采用可开合式结构，便于夹持安装试样；部分设计还具备旋转开启功能，使得试验机在不做高温测试时能快速恢复为室温试验平台。

C、温度测量：炉体本身配备三组热电偶用于监测并控制三个区域的温度。最关键的是，为了直接并精确测量试样表面的真实温度，需使用1至3组热电偶通过点焊或捆绑的方式直接附着在试样标距段表面。

3、高温引伸计：用于直接测量试样在高温下的微小变形量，是准确测定屈服强度（Rp0.2）的关键设备。其在高温下需能稳定工作，并保证测量精度。

4、夹具：采用专用的高温夹具（如螺纹连接或销钉连接夹具）来夹持钛合金丝试样，确保在高温下不打滑、不损伤试样。

四、 测试流程

步骤一、试样制备

按标准要求从钛合金丝上截取试样，确保试样平直、无缺陷。

精确测量试样的原始直径（至少在标距两端及中部测量三次取平均值），用以计算横截面积。

在试样上标记原始标距（L₀）。

步骤二、设备安装与校准

将高温炉安装到试验机上，并确保炉膛中心与试验机上下夹头中心对中。

安装并校准载荷传感器、引伸计。对高温引伸计进行因子标定。

将热电偶牢固地绑在试样标距范围内。

步骤三、装夹与对中

使用高温夹具仔细装夹试样，确保试样轴向与拉伸方向一致，避免产生附加弯曲应力。

关闭炉膛。

步骤四、加热与保温

启动加热程序，以规定的速率（如10°C/min）将炉温升至目标测试温度（如500°C）。

温度达到后，开始计时保温。保温时间通常为15-30分钟，以确保试样整体温度均匀一致。

步骤五、进行测试

保温结束后，将高温引伸计小心地装卡在试样上。

启动测试程序，试验机按标准规定的应变速率或应力速率施加拉伸载荷。

系统自动同步采集载荷、位移、变形（来自引伸计）和温度数据，直至试样断裂。

步骤六、数据采集与结果分析

测试结束后，取下引伸计和断裂的试样。

试验机软件根据采集的数据自动绘制“应力-应变”曲线，并计算并输出抗拉强度（Rm）、规定塑性延伸强度（Rp0.2）和断后伸长率（A）等结果。

对断后试样进行测量，计算断后伸长率。

步骤七、报告生成

整理测试数据，生成包含材料信息、测试温度、保温时间、力学性能结果和曲线等信息的完整测试报告。

以上就是小编介绍的有关航空航天钛合金丝高温拉伸测试相关内容了，希望可以给大家带来帮助！如果您还想了解更多关于航空航天钛合金丝高温拉伸测试方法、测试标准和测试规范，金属高温拉伸测试方法、标准、试验方法及过程，高低温拉力试验机用途、厂家和操作流程，高低温拉伸试验机操作视频、使用方法和操作，万能材料试验机规格型号、使用说明、品牌和图片，高温拉力试验机厂家和作业指导书等问题，欢迎您关注我们，也可以给我们私信和留言，科准测控技术团队为您免费解答！