2D-DIC方法在高温变形测量应用中的发展 (产品供销 - 日用百货)
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2D-DIC方法在高温变形测量应用中的发展 | |
1996年，美国南卡罗来纳大学的萨顿（Sutton）用DIC技术获得了铬镍铁超合金材料650°C下的热膨胀系数和弹性模量，发现DIC方法测量材料高温变形面临两个挑战：热物体表面的热辐射将会导致相机采集的被测试样表面数字图像的亮度加强、对比度明显降低（如图 3所示），产生所谓的“退相关”效应；高温加热导致成像光路中的空气温度升高，引起空气折射率变化和对流，即所谓的“热雾”（heat haze），这种热气流扰动会带来几百个甚至几千个微应变的测量误差。 针对以上挑战，萨顿采用强光光源或带通滤波片阻隔红外波段的热辐射，在高温环境箱内安装风扇以使炉内温度保持均匀，减少“热雾”影响。之后发现观察窗口用光学玻璃的质量对图像也有影响，建议用光学级石英玻璃。此外，散斑漆颗粒随着被测试样表面温度的升高发生氧化或烧蚀（如图 4所示），也会导致数据失效。 2009年，格兰特（Grant）等研究人员采用蓝光光源和窄带通滤波片来克服高温热辐射，在800°C的环境下测量了高温合金RR1000的杨氏模量和热膨胀系数。超过800°C时，样品表面被快速氧化导致散斑变化，测量失败，建议用真空环境可保持不被氧化表面散斑图案，以减少“热雾”带来的误差。近年来，北京航空航天大学的潘兵、美国的佐克（Zok）、法国的勒普莱（Leplay）等用蓝光光源和窄带通滤波片，即蓝光DIC与高温炉、辐射、激光和感应加热等设备相结合，实现了最高达1550°C的高温变形测量。为克服热辐射影响，有研究者搭建了基于紫外成像的高温变形系统，测量了1400°C下氧化铝陶瓷的二维全场变形。帕德博恩大学的托马斯（Thomas）等人用2D-DIC技术对第三代铝钛合金700℃有氧环境下疲劳诱导的损伤积累进行了演化监测，成功地探测到裂纹萌生点。 | |
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