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LiH是一種類似食鹽的白色結晶物質，外表看上去像鹵化物而遠比金屬鋰致密，是較穩(wěn)定的結晶狀化合物。由于LiH材料具有強度和塑性低、熱傳導率低、熱膨脹系數(shù)大、*具脆性、極易吸潮等特性，加之零件本身的結構尺寸等因素，同時LIH部件屬于非金屬材料脆性材料，其物理機械性能尤其是韌性和強度與金屬材料相比有很大差異。部分體積較大的產品在生產加工過程中容易出現(xiàn)一些質量問題，如內部產生裂紋等缺陷，其中一個直接原因是由于燒結過程產生的熱應力的作用。LIH材料裂紋缺陷的產生可以歸結為內部熱應力和外部裂紋擴展所致。

LIH材料在壓制成型構成中，熱壓和冷壓均可能產生裂紋。本文主要是采用盲孔法對燒結、機加成型的SR40超半球和Φ60圓柱LIH測試件進行殘余應力測試，總結并分析其表面應力的分布狀態(tài)。

殘余應力測試試驗

經冷壓、燒結成型的LIH棒料在手套箱中進行切削加工而成SR40超半球和Φ60圓柱LIH測試件，嚴格控制手套箱內濕度、含氧量及溫度。

測試使用的儀器是聚航科技生產的JHMK殘余應力測試系統(tǒng) ，由JHYC靜態(tài)應變儀和JHZK鉆孔裝置組成。三柵電阻應變片，阻值120Ω，靈敏系數(shù)（2.07±1）%。

盲孔法測試LIH材料殘余應力步驟

1. 劃線、定位、粘貼電阻應變片；

2. 電阻應變片與應力測量儀連接；

3. 鉆具安裝及鉆盲孔；

4. 測讀釋放應變數(shù)據；

5. 殘余應力計算。

測試時將JHYC靜態(tài)應變儀中的16、17、18通道分別與應變片中的X、Y、Z向的絲柵金屬絲連接。連接方式采用錫焊焊接，釬劑用松香，焊后用膠帶將導線固定在試件上以防拉斷。

測試結果及討論

殘余應力測試結果

測試過程中環(huán)境溫度23℃，相對濕度RH62%。

SR40超半球、Φ60圓柱的LIH測試件盲孔法測量的各向應變測量值見表1。測試結果顯示，不同位置，不同方向上的應變均為負值，說明其所測得的應變方向性正確。

討論

表1為盲孔法徑向σ_r和周向σ_t殘余應力計算結果。實驗結果表明，盲孔法可用于測試LIH材料球形及圓柱形試件的表面殘余應變值，從而計算出被測試點的殘余應力值。

SR40試件型面殘余應力分布

由表1中的徑向σ_r和周向σ_t殘余應力得到SR40超半球試件的球面和端面殘余應力分布（圖1）。

圖1a顯示SR40超半球LIH的外型面頂點、30°、45°、60°、90°等處殘余應力分布。徑向σ_r殘余應力均為壓應力，周向σ_t殘余應力均為拉應力。從球面頂點到45°處，徑向σ_r逐漸增大，由-2.8730MPa增加到-9.5670MPa；周向σ_t也逐漸增大，由0.9059MPa增加到2.2352MPa。從45°到60°處，徑向σ_r和周向σ_t殘余應力逐漸減小。從60°到90°徑向σ_r和周向σ_t殘余應力又逐漸增加，但不超過45°處的殘余應力值。

圖1b顯示SR40超半球LIH端面的徑向σ_r和周向σ_t殘余應力分布。端面中心殘余應力值最小，徑向σ_r為-2.2379MPa，周向σ_t為0.5978MPa。從中心到端面邊緣，徑向σ_r和周向σ_t殘余應力的大小是逐漸增加。

Φ60圓柱端面殘余應力分布

圖2為圓柱LIH上端面的徑向σ_r和周向σ_t殘余應力分布狀態(tài)。端面中心殘余應力值最小，從斷面中心到端面邊緣，徑向σ_r和周向σ_t殘余應力的大小是逐漸增加后又逐漸減小。

對比圖1b和圖2，圓柱上端面12mm圓周處和SR40超半球端面的徑向σ_r和周向σ_t殘余應力值。結果表明，Φ60圓柱的徑向σ_r和周向σ_t殘余應力值跳動較大，說明采用盲孔法測試該點的殘余應力過程中附加應變過大，其主要來源于鉆盲孔時產生的鉆削附加殘余應變。

總結

1. 盲孔法可用于經壓制、燒結成型的LIH材料構件的殘余應力測試。在測試過程中，需盡量避免鉆盲孔產生較大的附加應變。

2. SR40超半球LIH測試件的球面45°處殘余應力值*大，徑向σ_r達到-9.5670MPa，周向σ_t達到2.2352MPa。球面各點處徑向σ_r殘余應力均為壓應力，而周向σ_t殘余應力均為拉應力，且徑向σ_r大于周向σ_t，測試件呈壓應力狀態(tài)。

3. Φ60圓柱LIH端面中心殘余應力值最小，從端面中心到端面邊緣，徑向σ_r和周向σ_t殘余應力值是逐漸增加后逐漸減小。