(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210531242.8 (22)申请日 2022.05.16 (71)申请人 江苏省特种设备安全监 督检验研究 院 地址 210036 江苏省南京市 鼓楼区草场门 大街107号龙江大厦 (72)发明人 赵青　郑逸翔　宋高峰　浦江　 王志成　叶有俊　王步美　房美琳　 卞欣然　 (74)专利代理 机构 合肥昊晟德专利代理事务所 (普通合伙) 3415 3 专利代理师 王林 (51)Int.Cl. G01N 3/18(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种基于 拉伸温度和应变速率的TA2工业纯 钛焊接接头力学性能预测方法 (57)摘要 本发明涉及工业纯钛力学性能预测技术领 域， 具体涉及一种基于拉伸温度和应变速率的 TA2工业纯钛焊接接头力学性能预测方法， 不同 温度及应变速率下TA2 焊接接头的实验 数据进行 处理， 建立 关于TA2焊接接头应力应变曲线的MZA 模型， 对比JC模型、 Arrhenius模型， 得到了基于 拉伸温度和应变速率的TA2 工业纯钛焊接接头力 学性能的MZA预测模型， 这种MZA预测模型， 准确 率较高， 适用性 最好。 权利要求书1页 说明书7页 附图6页 CN 114965085 A 2022.08.30 CN 114965085 A 1.一种基于拉伸温度和应变速率的TA2工业纯钛焊接接头力学性能预测方法， 其特征 在于， 包括以下步骤： S1： 在工业纯钛服役的中低温环境下， 对TA2焊接接头试样采用不同拉伸温度和拉伸应 变速率进行拉伸， 得到拉伸实验数据； S2： 考虑温度和应变速率的影响， 建立不同的拉伸本构方程来描述材料的中低温拉伸 应力应变曲线， 确定不同的拉伸本构方程的模型参数； S3： 定量比较不同模型的预测精度， 将真实应力数据与模型拟合得到的应力数据进行 误差分析； S4： 选择适用性较高的模型作为基于拉伸温度和应变速率的TA2工业纯钛焊接接头力 学性能的本构模型。 2.如权利要求1所述的一种基于拉伸温度和应变速率的TA2工业纯钛焊接接头力学性 能预测方法， 其特征在于， 所述步骤S1中TA2焊接接头试样的化学成分如下： Ti＞99、 Fe＝ 0.06、 N＝0.01、 C＝0.01、 H＝0.0 01、 O＝0.12以及其 他成分＜0.4。 3.如权利要求1所述的一种基于拉伸温度和应变速率的TA2工业纯钛焊接接头力学性 能预测方法， 其特 征在于， 所述 步骤S1中拉伸温度分别为20℃、 15 0℃、 225℃、 300℃。 4.如权利要求1所述的一种基于拉伸温度和应变速率的TA2工业纯钛焊接接头力学性 能预测方法， 其特征在于， 所述步骤S1中拉伸应变速率分别为0.00005/s， 0.0005/s， 0.005/ s。 5.如权利要求1所述的一种基于拉伸温度和应变速率的TA2工业纯钛焊接接头力学性 能预测方法， 其特征在于， 所述步骤S2中不同的拉伸本构方程包括Johnson ‑Cook本构方程、 Modified Zerilli‑Armstrong本构方程、 A rrhenius本构方程。 6.如权利要求1所述的一种基于拉伸温度和应变速率的TA2工业纯钛焊接接头力学性 能预测方法， 其特征在于， 所述步骤S3中定量比较不同模型的预测精度通过相关系数R ′来 表示， 其数 学表达式如下 所示： 其中σa(MPa)为试验应力， σp(MPa)为模型预测应力， 和 分别为试验 应力与模型 预测应力的平均值， 统计样本的总数为 N。 7.如权利要求1所述的一种基于拉伸温度和应变速率的TA2工业纯钛焊接接头力学性 能预测方法， 其特征在于， 所述步骤S4中适用性较高的模型为Modified  Zerilli ‑ Armstrong本构方程， 其具体 计算公式如下： 权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114965085 A 2一种基于拉伸温度和应变速率的TA2工 业纯钛焊接 接头力学 性能预测方 法 技术领域 [0001]本发明涉及工业纯钛力学性能预测技术领域， 具体涉及 一种基于拉伸温度和应变 速率的 TA2工业纯钛焊接 接头力学性能预测方法。 背景技术 [0002]工业纯钛TA2有着优异的综合机械性能和工艺特性等,在石化领域应用广 泛。 在实 际使用 过程中， 钛制设备也会发生损坏、 失效， 特别是在焊缝部位。 而钨极氩弧焊(TIG焊) 则以焊接  成形美观,操作简单,极少形成熔渣,且焊接后无须去渣等优点而在钛制承压设 备生产上得以广  泛应用。 国内外目前对工业纯钛母材的各项性能研究较多， 但是对工业纯 钛TIG焊焊接接头 的研究相对缺乏。 [0003]温度和应变速率对金属的综合力学性能有着巨大影响， 多数金属在高温下往往有 着显著 的温度和应变速率敏感性。 钛合金作为一种超塑性合金， 其在中低温环境下也有着 显著的温 度及应变速率敏感性。 [0004]鉴于上述 缺陷， 本发明创作者经 过长时间的研究和实 践终于获得了 本发明。 发明内容 [0005]本发明的目的在于解决如何根据拉伸温度和应变速率对工业纯钛TA2的屈服强度 进行预 测， 公开了一种基于拉伸温度和应变速率的TA2工业纯钛焊接接头力学性能预测方 法。 [0006]为了实现上述目的， 本发明公开了一种基于拉伸温度和应变速率的TA2工业纯钛 焊接接 头力学性能预测方法， 包括以下步骤： [0007]S1： 在工业纯钛服役的中低温环境下， 对TA2焊接接头试样采用不同拉伸温度和拉 伸应 变速率进行拉伸， 得到拉伸实验数据； [0008]S2： 考虑温度和应变速率的影响， 建立不同的拉伸 本构方程来描述材料的中低温 拉伸应 力应变曲线， 确定不同的拉伸本构方程的模型参数； [0009]S3： 定量比较不同模型的预测精度， 将真实应力数据与模型拟合得到 的应力数据 进行误 差分析； [0010]S4： 选择适用性较高的模型作为基于拉伸温度和应变速率的TA2工业纯钛焊接接 头力学 性能的本构模型。 [0011]所述步骤S1中TA2焊接接头试样的化学成分如下： Ti＞99、 Fe＝0.06、 N＝0.01、 C＝ 0.01、 H＝0.0 01、 O＝0.12以及其 他成分＜0.4。 [0012]所述步骤S1中拉伸温度分别为20℃、 15 0℃、 225℃、 300℃。 [0013]所述步骤S1中拉伸应 变速率分别为0.0 0005/s， 0.0005/s， 0.005/s。 [0014]所述步骤S2中不同的拉伸本构方程包括Johnson ‑Cook(JC)本构方程、 Modified Zerilli‑Armstrong(MZA)本构方程、 A rrhenius本构方程。说　明　书 1/7 页 3 CN 114965085 A 3