Page 83 - 化学分析与检测技术

第三章 材料模拟技术的应用

果转化很大程度上源于这些企业与单位。在我国钢铁企业中，物理模拟技术拥有
至关重要的地位，促进我国钢铁产量的提升，并为我国钢铁质量提供了保障。物
理模拟技术还广泛应用于机械、建筑、汽车制造等行业的材料研发，促进了这些

行业的发展。在高校和研究院所中，专家与学者利用物理模拟技术研发新工艺、
新材料。以物理模拟试验机为基础的材料物理模拟技术研究与发展在以下三个方
面取得了较大的研究进展。

一是特定空间环境（空间热循环）中的铝合金焊接接头性能测试，包括热模
拟试验机下安全测试、使用寿命测试。研究归纳承载焊接接头在空间环境下的损
失行为、力学性能，搭建损伤模型。物理模拟试验机与数值模拟相结合，在热循

环下，建立承载铝合金焊接接头损伤模型后，分析承载铝合金焊接接头损伤情况
与失效机制，基于空间热循环下材料性能的变化与稳定情况进行各项分析与测试。
该项研究成果应用于孔洞细观损伤理论及航天事业发展。
二是细编穿刺碳－碳复合材质的模拟，主要涉及高温力学行为研究和性能

预测。以 Gleeble － 1500 热模拟试验机为试验设备，基于细编穿刺碳－碳复合
材质的热学性能来看，该材料具有耐高温性质，这种优良的高温性质使得其能

在高达 2500℃的条件下维持力学性能，而 Gleeble － 1500 热模拟试验机的热电
偶测温上限为 1500℃。通过研究发现，在氧化环境中，细编穿刺碳－碳复合材
质在 1650℃中依然保持着高温性质。基于这种特性，研究者无法采用 Gleeble －
1500 热模拟试验机完成细编穿刺碳－碳复合材质的测温过程。哈尔滨工业大学

对 Gleeble － 1500 热模拟试验机进行了改进，采用国产钨铼热电偶作为测温元件，
改进后的 Gleeble － 1500 型热 / 力模拟试验机的热电偶线性补偿器弥补了上述缺

陷，钨铼热电偶能在 0~2300℃范围内完成测温，且线性测量精度控制在 ±1% 内。
在此基础上，还设计改造了光电高温计，改造前装置光电高温计上限 1650℃，
改造后进一步扩大了碳基复合材料的高温性能模拟试验的试验温度范围。
三是以 Gleeble-1500 热模拟试验机为试验设备的焊接热模拟试验，哈尔滨

工业大学与武汉钢铁（集团）公司合作，为了研究 NM360 钢的焊接性，使用
Gleeble-1500 模拟热影响区（HAZ）连续冷却转变图（SH-CCT），从而测试耐

磨钢耐磨性能，制作了焊接性预估模型，最终为武钢提供了耐磨钢（NM360）的
最优参数。

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