采用脉冲激振法研究Zr⁃4锆合金弹性模量

陈波全; 王美玲; 陈雨航; 王朋飞; 吕俊男

doi:10.3969/j.issn.1000-1158.2025.04.20

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计量学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (4) : 607-613. DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2025.04.20

热学计量

采用脉冲激振法研究Zr⁃4锆合金弹性模量

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An Investigation of the Elastic Modulus of Zr⁃4 Zirconium Alloy by Impulse Excitation of Vibration

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摘要

采用脉冲激振法研究了国产Zr-4合金板材、管坯、管材和棒材的杨氏模量和剪切模量。在压水堆包壳服役温度范围内，不同型材及典型取样方向下Zr-4合金杨氏模量和剪切模量分别相差不超过10%。室温至400℃之间，不同型材杨氏模量差值在3.1~3.9 GPa范围内，相差约4%~5%；剪切模量差值在1.0~2.3 GPa范围内，相差约3%~9%。棒材等效泊松比随温度增加无显著变化；板材等效泊松比随温度增加而明显增加；管坯等效泊松比随温度增加略微降低，但变化较小。

Abstract

The Young’s modulus and the shear modulus of Zr-4 zirconium alloy are investigated by impulse excitation of vibration for plates， tube stocks， pipes and bars. Within the service temperature range of the cladding in pressurized water reactors， the Young’s modulus and the shear modulus of Zr-4 zirconium alloy differ less than 10% respectively for different profiles and typical sampling directions. In the temperature range from room temperature to 400℃， the Young’s moduli for various profiles differ about 4%~5% with the value between 3.1 GPa~3.9 GPa， while shear moduli differ about 3%~9% with the value between 1.0 GPa~ 2.3 GPa. The effective Poisson’s ratio for bars shows no significant changes with the increase of temperature， while the ratio for plates increases obviously with the rise of temperature. The effective Poisson’s ratio for tube stocks slightly decreases with minimal change with rising temperature.

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陈波全, 王美玲, 陈雨航, 等. 采用脉冲激振法研究Zr⁃4锆合金弹性模量[J]. 计量学报. 2025, 46(4): 607-613 https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2025.04.20

CHEN Boquan, WANG Meiling, CHEN Yuhang, et al. An Investigation of the Elastic Modulus of Zr⁃4 Zirconium Alloy by Impulse Excitation of Vibration[J]. Acta Metrologica Sinica. 2025, 46(4): 607-613 https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2025.04.20

中图分类号： TB94

参考文献

列表( 原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序 ) 可视化分析

1	徐佳慧，杨予，刘恒，等. 泊松比变化对基于波速混凝土损伤计算的影响［J］. 计量学报， 2024， 45（6）： 881-889. XU J H， YANG Y， LIU H，et al. Effects of the variation of Poisson's ratio on the calculation of concrete damage based on wave velocity［J］. Acta Metrologica Sinica， 2024， 45（6）： 881-889. 本文引用 [1]

2	欧阳页先. 汽车用钢弹性模量测试探讨［J］. 物理测试， 2020， 38（5）： 1-3. OUYANG Y X. Discussion about measurement of elastic modulus of steel for automobile ［J］. Physics Examination and Testing， 2020， 38（5）： 1-3. 本文引用 [1]

3	谢明宇，李法新. 固体的弹性模量和内耗测量方法研究进展［J］. 力学进展， 2022， 52（1）： 33-52. XIE M Y， LI F X. Review of the measurement methods for elastic moduli and internal friction of solids ［J］. Advances in Mechanics， 2022， 52（1）： 33-52.

4	ASTM International. Standard test method for dynamic Young’s modulus， shear modulus， and poisson’s ratio by impulse excitation of vibration： ASTM E1876-22 ［S］. USA： West Conshohocken， PA， 2022.

5	刘盛循，邓小伟，吴益文，等. 基于多阶固有频率的动态法弹性模量精确测量［J］. 实验室研究与探索， 2020， 39（8）： 39-42. LIU S X， DENG X W， WU Y W， et al. Accurate elastic modulus measurement based on multi-order-frequency dynamic method ［J］. Research and Exploration in Laboratory， 2020， 39（8）： 39-42. 本文引用 [1]

6	胡飘，宋艳艳，董殿敏，等. 脉冲激振法测试耐火材料杨氏模量的原理与应用［J］. 耐火材料， 2020， 54（3）： 253-255. HU P， SONG Y Y， DONG D M， et al. Principle and application of pulse excitation method to test Young’s modulus of refractories ［J］. Refractories， 2020， 54（3）： 253-255. 本文引用 [2]

7	余建新，崔喜平. 弹性模量的实验方法比对研究［J］. 实验科学与技术， 2020， 18（6）： 14-18. YU J X， CUI X P. Comparative study of elastic modulus measurement methods ［J］. Experiment Science and Technology， 2020， 18（6）： 14-18. 本文引用 [1]

8	段阳，杨浩林，伍泓锦，等. 杨氏弹性模量测量实验综述［J］. 物理与工程， 2020， 30（3）： 89-102. DUAN Y， YANG H L， WU H J， et al. Review of the experiments of Young’s modulus measurement ［J］. Physics and Engineering， 2020， 30（3）： 89-102.

9	张毅，沈民浩，刘禹男，等. 蓝宝石高温弹性模量的理论计算和实验测量［J］. 电子元件与材料， 2024， 43（3）： 306-321. ZHANG Y， SHEN M H， LIU Y N， et al. The theoretical calculation and experimental measurement of sapphire elastic modulus at high temperature ［J］. Electronic Components and Materials， 2024， 43（3）： 306-321. 本文引用 [3]

孙士勇，朱殿立，李影，等. 基于动态法的GH5188合金弹性模量阈值温度测量方法［J］. 热加工工艺， 2024：https：//doi.org/10.14158/j.cnki.1001-3814.20222834

SUN

S Y

， ZHU

D L

， LI

， et al. Threshold temperature measurement of elastic modulus of GH5188 alloy based on dynamic method ［J］. Hot Working Technology， 2024：https：//doi.org/10.14158/j.cnki.1001-3814.20222834

本文引用 [3]

11	束德林. 工程材料力学性能［M］. 3版. 北京：机械工业出版社. 2016. 本文引用 [1]

12	方婧婷，彭金方，唐攀，等. 温度对不同运行工况下Zr⁃4锆合金微动磨损行为的影响［J］. 机械工程材料， 2023， 47（1）： 56-64. FANG J T， PENG J F， TANG P， et al. Effect of temperature on fretting wear behaviors of Zr⁃4 zirconium alloy under different operating conditions ［J］. Metals for Mechanical Engineering， 2023， 47（1）： 56-64. 本文引用 [2]

13	赵文金，周邦新，苗志，等. 我国高性能锆合金的发展［J］. 原子能科学技术， 2005， 39（s）： 2-9. ZHAO W J， ZHOU B X， MIAO Z， et al. Development of Chinese advanced zirconium alloys ［J］. Atomic Energy Science and Technology， 2005， 39（s）： 2-9. 本文引用 [1]

14	邱军，赵文金，蒋宏曼，等. N36锆合金棒材性能研究［J］. 热加工工艺， 2013， 42（2）： 79-87. QIU J， ZHAO W J， JIANG H M， et al. Study on properties of N36 zirconium alloy rods ［J］. Hot Working Technology， 2013， 42（2）： 79-87.

15	王朋飞，赵文金，戴训. N36锆合金管材的织构研究［J］. 钛工业进展， 2016， 33（3）： 38-41. WANG P F， ZHAO W J， DAI X. Study on texture of N36 zirconium alloy tube ［J］. Titanium， 2016， 33（3）： 38-41.

16	周惦武，武丹花，汪浩，等. 退火温度对新型锆合金薄板带材析出相和织构的影响［J］. 金属热处理， 2020， 45（1）： 150-155. ZHOU D W， WU D H， WANG H， et al. Effect of annealing temperature on precipitated phase and texture of new zirconium alloy sheer strip ［J］. Heat Treatment of Metals， 2020， 45（1）： 150-155. 本文引用 [1]