LiH是(shi)壹(yi)種(zhong)類(lei)似食鹽的(de)白(bai)色結(jie)晶(jing)物質，外(wai)表(biao)看上去(qu)像(xiang)鹵(lu)化(hua)物而(er)遠比(bi)金(jin)屬(shu)鋰致(zhi)密(mi)，是(shi)較穩(wen)定的(de)結(jie)晶(jing)狀化(hua)合(he)物。由於(yu)LiH材料具(ju)有(you)強度和塑(su)性(xing)低、熱傳導(dao)率低(di)、熱膨脹系數大、極具(ju)脆性(xing)、極易吸(xi)潮(chao)等特(te)性(xing)，加之(zhi)零(ling)件本身(shen)的(de)結(jie)構(gou)尺寸(cun)等(deng)因(yin)素(su)，同(tong)時(shi)LIH部件屬(shu)於(yu)非金屬(shu)材料脆性(xing)材料，其(qi)物理機械性(xing)能(neng)尤其(qi)是(shi)韌性(xing)和強度與金(jin)屬(shu)材料相比(bi)有(you)很大差(cha)異(yi)。部分體積(ji)較大的(de)產品(pin)在(zai)生產加(jia)工過(guo)程(cheng)中(zhong)容易出(chu)現壹(yi)些(xie)質(zhi)量(liang)問(wen)題，如(ru)內(nei)部產生(sheng)裂(lie)紋(wen)等(deng)缺(que)陷，其(qi)中壹(yi)個(ge)直(zhi)接(jie)原因(yin)是(shi)由(you)於(yu)燒結(jie)過(guo)程(cheng)產生(sheng)的(de)熱應力(li)的(de)作(zuo)用(yong)。LIH材料裂(lie)紋(wen)缺(que)陷的(de)產生(sheng)可以(yi)歸(gui)結(jie)為(wei)內部熱應力(li)和外(wai)部裂(lie)紋(wen)擴(kuo)展所(suo)致(zhi)。
LIH材料在(zai)壓(ya)制成型(xing)構成中，熱壓(ya)和冷壓(ya)均可能(neng)產生(sheng)裂(lie)紋(wen)。本文(wen)主要(yao)是(shi)采(cai)用(yong)盲(mang)孔(kong)法(fa)對(dui)燒(shao)結(jie)、機加成型(xing)的(de)SR40超(chao)半(ban)球(qiu)和Φ60圓(yuan)柱LIH測(ce)試(shi)件(jian)進行殘余應力(li)測試(shi)，總結(jie)並分析其(qi)表(biao)面應力(li)的(de)分布(bu)狀(zhuang)態(tai)。
殘余應力(li)測試(shi)試驗(yan)
經(jing)冷壓(ya)、燒結(jie)成型(xing)的(de)LIH棒(bang)料在(zai)手套箱中(zhong)進(jin)行切削加工而(er)成SR40超半(ban)球(qiu)和Φ60圓(yuan)柱LIH測(ce)試(shi)件(jian)，嚴(yan)格(ge)控制(zhi)手套箱內(nei)濕(shi)度(du)、含(han)氧量(liang)及(ji)溫(wen)度(du)。
測試使用(yong)的(de)儀(yi)器(qi)是(shi)聚航科(ke)技生(sheng)產的(de)JHMK殘余應力(li)測試(shi)系統 ，由(you)JHYC靜態應變儀(yi)和(he)JHZK鉆孔(kong)裝置組成。三柵(zha)電阻(zu)應變片(pian)，阻(zu)值(zhi)120Ω，靈敏系數（2.07±1）%。
盲(mang)孔(kong)法(fa)測試(shi)LIH材料殘余應力(li)步(bu)驟
1. 劃(hua)線、定位、粘(zhan)貼(tie)電阻(zu)應變片(pian)；
2. 電阻(zu)應變片(pian)與應力(li)測量(liang)儀(yi)連接(jie)；
3. 鉆具(ju)安裝及鉆盲(mang)孔(kong)；
4. 測(ce)讀(du)釋放應變數據(ju)；
5. 殘余應力(li)計(ji)算(suan)。
測(ce)試時將JHYC靜(jing)態應變儀(yi)中(zhong)的(de)16、17、18通(tong)道分別與(yu)應變片(pian)中的(de)X、Y、Z向(xiang)的(de)絲(si)柵(zha)金屬(shu)絲連接(jie)。連接(jie)方式采(cai)用(yong)錫(xi)焊(han)焊(han)接(jie)，釬劑(ji)用(yong)松香(xiang)，焊(han)後(hou)用(yong)膠帶(dai)將導線固定在(zai)試件(jian)上以(yi)防拉斷(duan)。
測試(shi)結(jie)果(guo)及討論(lun)
殘余應力(li)測試(shi)結(jie)果(guo)
測(ce)試(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong)環境(jing)溫(wen)度23℃，相(xiang)對(dui)濕(shi)度(du)RH62%。
SR40超半(ban)球(qiu)、Φ60圓(yuan)柱的(de)LIH測(ce)試(shi)件(jian)盲(mang)孔(kong)法(fa)測量(liang)的(de)各(ge)向(xiang)應變測量(liang)值(zhi)見(jian)表(biao)1。測試(shi)結(jie)果(guo)顯示(shi)，不同(tong)位置，不同(tong)方(fang)向(xiang)上(shang)的(de)應變均為(wei)負(fu)值，說(shuo)明其(qi)所(suo)測得的(de)應變方向(xiang)性(xing)正(zheng)確(que)。
討論(lun)
表(biao)1為盲(mang)孔(kong)法(fa)徑向(xiang)σr和周向σt殘余應力(li)計(ji)算(suan)結(jie)果(guo)。實驗(yan)結(jie)果(guo)表(biao)明，盲(mang)孔(kong)法(fa)可用(yong)於(yu)測試LIH材料球形及圓(yuan)柱形(xing)試(shi)件(jian)的(de)表(biao)面殘余應變值，從(cong)而(er)計(ji)算(suan)出被測試(shi)點(dian)的(de)殘余應力(li)值。
SR40試件型(xing)面殘余應力(li)分布(bu)
由(you)表(biao)1中的(de)徑(jing)向(xiang)σr和(he)周(zhou)向σt殘余應力(li)得到SR40超(chao)半(ban)球(qiu)試件的(de)球(qiu)面和(he)端面殘余應力(li)分布(bu)（圖(tu)1）。
圖1a顯示(shi)SR40超(chao)半(ban)球(qiu)LIH的(de)外(wai)型(xing)面頂(ding)點(dian)、30°、45°、60°、90°等(deng)處(chu)殘余應力(li)分布(bu)。徑(jing)向(xiang)σr殘余應力(li)均為(wei)壓(ya)應力(li)，周向(xiang)σt殘余應力(li)均為(wei)拉應力(li)。從球(qiu)面頂(ding)點(dian)到45°處(chu)，徑(jing)向(xiang)σr逐漸(jian)增(zeng)大，由-2.8730MPa增加(jia)到-9.5670MPa；周(zhou)向σt也(ye)逐漸(jian)增(zeng)大，由0.9059MPa增加(jia)到2.2352MPa。從(cong)45°到60°處(chu)，徑(jing)向(xiang)σr和(he)周(zhou)向(xiang)σt殘余應力(li)逐漸(jian)減小。從60°到90°徑(jing)向σr和周(zhou)向(xiang)σt殘余應力(li)又逐漸(jian)增(zeng)加(jia)，但(dan)不超(chao)過(guo)45°處(chu)的(de)殘余應力(li)值。
圖1b顯示(shi)SR40超(chao)半(ban)球(qiu)LIH端面的(de)徑(jing)向(xiang)σr和(he)周(zhou)向σt殘余應力(li)分布(bu)。端(duan)面中(zhong)心殘余應力(li)值最(zui)小，徑向σr為-2.2379MPa，周(zhou)向(xiang)σt為0.5978MPa。從中心(xin)到端(duan)面邊緣，徑向σr和周向(xiang)σt殘余應力(li)的(de)大小是(shi)逐漸(jian)增(zeng)加(jia)。
Φ60圓(yuan)柱端(duan)面殘余應力(li)分布(bu)
圖(tu)2為(wei)圓(yuan)柱LIH上(shang)端(duan)面的(de)徑(jing)向(xiang)σr和(he)周(zhou)向σt殘余應力(li)分布(bu)狀(zhuang)態(tai)。端(duan)面中(zhong)心殘余應力(li)值最(zui)小，從斷面中(zhong)心到端(duan)面邊緣，徑向σr和(he)周向σt殘余應力(li)的(de)大小是(shi)逐漸(jian)增(zeng)加(jia)後(hou)又(you)逐漸(jian)減小。
對(dui)比(bi)圖(tu)1b和圖(tu)2，圓(yuan)柱上(shang)端(duan)面12mm圓(yuan)周處(chu)和(he)SR40超(chao)半(ban)球(qiu)端面的(de)徑(jing)向(xiang)σr和(he)周(zhou)向σt殘余應力(li)值。結(jie)果(guo)表(biao)明，Φ60圓(yuan)柱的(de)徑(jing)向(xiang)σr和(he)周(zhou)向σt殘余應力(li)值跳(tiao)動(dong)較大，說(shuo)明采(cai)用(yong)盲(mang)孔(kong)法(fa)測試(shi)該(gai)點(dian)的(de)殘余應力(li)過(guo)程(cheng)中(zhong)附加應變過(guo)大，其(qi)主要(yao)來源(yuan)於(yu)鉆盲(mang)孔(kong)時(shi)產生(sheng)的(de)鉆削附加殘余應變。
總結(jie)
1. 盲(mang)孔(kong)法(fa)可用(yong)於(yu)經壓(ya)制、燒結(jie)成型(xing)的(de)LIH材料構件的(de)殘余應力(li)測試(shi)。在(zai)測試(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong)，需(xu)盡(jin)量(liang)避(bi)免(mian)鉆盲(mang)孔(kong)產生(sheng)較大的(de)附加應變。
2. SR40超半(ban)球(qiu)LIH測試件的(de)球(qiu)面45°處(chu)殘余應力(li)值最(zui)大，徑向σr達到-9.5670MPa，周(zhou)向σt達到2.2352MPa。球(qiu)面各(ge)點(dian)處(chu)徑(jing)向(xiang)σr殘余應力(li)均為(wei)壓(ya)應力(li)，而(er)周向(xiang)σt殘余應力(li)均為(wei)拉應力(li)，且(qie)徑向σr大於(yu)周向σt，測(ce)試(shi)件(jian)呈壓(ya)應力(li)狀態(tai)。
3. Φ60圓(yuan)柱LIH端(duan)面中(zhong)心殘余應力(li)值最(zui)小，從端面中(zhong)心到端(duan)面邊緣，徑向σr和周向(xiang)σt殘余應力(li)值是(shi)逐漸(jian)增(zeng)加(jia)後(hou)逐漸(jian)減小。
