磷青铜合金薄板的混合本构方程单轴拉伸试验

通过单轴微拉伸试验研究了磷青铜板的力学性能以及尺寸对韧性断裂的影响。 结果表明，屈服强度与材料厚度t、晶粒尺寸d之间存在II型尺寸效应，而屈服强度与t/d之间存在I型尺寸效应。 断口形貌表明，随着t减小，断裂机制由韧窝-微孔聚集断裂转变为滑移分离； 随着d的增加，韧窝逐渐变大变深，但当t/d<1拉伸过程发生时，微裂纹过早形成，导致试样迅速断裂。最后，得到细观尺度磷青铜薄板的混合本构方程是根据表层模型构建的。

单轴拉伸试验作为一种简单、方便的测量材料力学性能的方法，已被国内外许多学者用来研究尺寸效应对细观薄板材料力学性能的影响。 通过拉伸试验研究了不同厚度薄板流变应力的尺寸效应。 结果发现，25~500 μm厚度范围内的流变应力表现出“越小越弱”的尺寸效应。 研究了这种“越小、越弱”的尺寸效应。 这被称为I型尺寸效应，利用基于晶体塑性变形物理机制的表层模型对这种现象进行了理论上的分析。然而，通过单轴拉伸试验发现，流变应力并不总是随着减小而减小。片材的几何尺寸。 他们在测试中还考虑了板材厚度和晶粒尺寸的影响。

磷青铜具有机械性能好、耐腐蚀、耐磨损、冲击时耐火花等优点。 常用于航空航天、电器、电子信息等行业的耐磨零件和弹性元件。 随着对“轻、薄、短、小”等细观尺度特征零件的产业化需求，有必要对磷青铜薄板微成形过程中韧性断裂的力学性能和尺寸效应进行研究。

磷青铜片单轴拉伸试验

试验所用材料为C5191磷青铜（对应国产牌号QSN6.5-0.1），其质量分数如下：Sn为5.5%~7.0%，P为0.11%~0.13%，Fe≤0.02 %，Pb≤0.05%，Zn≤0.20%，其余为Cu。

为了获得不同晶粒尺寸的磷青铜片材，将厚度t为50μm、100μm、250μm的片材放入热处理炉中进行300℃、400℃、500℃、600℃的退火试验。分别为℃、700℃。参照有色金属行业标准YS/T449-2002，对退火热处理后的薄板试样进行冷镶、抛光、腐蚀、金相观察和晶粒度测量。 所得晶粒尺寸如表1所示。

根据相似原理，将宏观拉伸试件缩小为薄板拉伸试件，并在试件两端设计工艺孔以配合装夹，减少装夹端夹紧力不稳定对试件的影响。测试错误。 。 另外，切割多片样品时结合慢走丝切割采用“切三修四”的特殊工艺，保证了样品标距断面的精度，减少了氧化层的不利影响。拉伸试样如图1所示

在薄板单轴拉伸试验中冷薄板，需要尽可能减少试验误差。 试件夹紧过程中，应保持试件上下端垂直，避免试件拉伸、扭曲。 每次拉伸试验前，必须预加适当的小载荷，然后卸载，以消除试件安装间隙误差，获得准确的拉伸位移。 试验采用均匀准静态拉伸（应变率为0.001S-1），以3次重复试验后的平均值为数据，计算材料的真实应力应变。 单轴拉伸试验的目的是研究薄板特征尺寸和晶粒尺寸对材料力学性能的尺寸效应。

因此，设计了三组实验： 1、不同材料厚度的单轴拉伸； 2、不同晶粒尺寸的单轴拉伸； 3、不同材料厚度、不同晶粒尺寸的单轴拉伸。

磷青铜合金测试结果及分析

材料厚度对磷青铜板力学性能的影响为了研究材料厚度对磷青铜板材力学性能的影响，本文选取50 μｍ、100 μｍ、250 μｍ、500 μｍ和800 μｍ板材进行单轴拉伸试验。 获得的厚度对材料力学有影响。 性能的影响曲线如图2所示。从图2中可以看出，材料的力学性能在厚度方向上具有明显的“更小、更强”的尺寸效应，表明当磷青铜片材拉伸时，表层效应不再起主导作用，内在尺寸应变梯度效应更加显着。材料内部的塑性流动在拉伸载荷作用下变得局域化，产生附加的不均匀塑性变形。 此时，几何位错会协调材料内部的晶格畸变，在晶粒内部形成位错墙或亚晶粒。 亚晶界的出现将大大增加对统计存储位错运动的抵抗力，提高屈服强度。