超級合金通常用于極端環(huán)境，例如航空航天、工業(yè)和發(fā)電市場，是一類高性能合金，具有令人印象深刻的機(jī)械強(qiáng)度以及高溫下的抗熱蠕變和耐腐蝕性。 材料科學(xué)和工程行業(yè)的人員不斷開發(fā)更高的性能，并尋求這些先進(jìn)材料的新應(yīng)用。

盡管使用了幾十年，這種材料仍然需要專門的制造技術(shù)，并產(chǎn)生大量廢料，提高了生產(chǎn)成本。增材制造涉及逐層熔化和熔合金屬粉末，它已成為生產(chǎn)復(fù)雜幾何形狀的高溫合金部件以及減少生產(chǎn)過程中材料浪費的一種有前途的技術(shù)。

也稱為 3D 打印，這仍然是一個相對較新、復(fù)雜的工藝，需要更深入地了解使用這種增材方法生產(chǎn)的材料的性能和耐用性。 （圖1）

圖 1：3D 打印高溫合金的生產(chǎn)仍然是一個不斷增長的領(lǐng)域，但高溫測試可以消除質(zhì)量和可靠性方面的一些未知因素。

圖 2：當(dāng)今的高溫測試環(huán)境是一個完整的系統(tǒng)，由框架、腔室、傳感器、樣品架和幫助管理和分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)的軟件組成。

負(fù)責(zé)生產(chǎn)高溫合金的人員已經(jīng)尋找新方法來進(jìn)一步推進(jìn)高溫合金的增材制造，并提高高溫合金部件在極端環(huán)境下的性能和可靠性?；卮饑@這些增材制造高溫合金的機(jī)械行為的問題是使這種現(xiàn)代制造材料超越懷疑并在高性能應(yīng)用中發(fā)揮關(guān)鍵作用的關(guān)鍵一步。 高溫機(jī)械測試一直在需要承受極端條件的新材料的開發(fā)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，基于添加劑的高溫合金也不例外。通過使材料承受高溫和機(jī)械應(yīng)力，研究人員已經(jīng)能夠確定不同材料的優(yōu)點和缺點，這使他們能夠開發(fā)新材料并確定更適合特定應(yīng)用的材料。 高溫機(jī)械測試在超級合金的增材制造中發(fā)揮著特別重要的作用，它使研究人員能夠通過模擬現(xiàn)實應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)的高溫、高壓環(huán)境來研究這些材料的行為。 （圖2）

為什么要進(jìn)行高溫測試？

對不同條件下材料的微觀結(jié)構(gòu)和變形行為的深入了解可以幫助識別材料中潛在的弱點或失效模式，并為改進(jìn)制造工藝或材料設(shè)計的開發(fā)提供信息。適當(dāng)?shù)母邷販y試可以回答重要問題，從而在使用增材制造技術(shù)生產(chǎn)的高溫合金的應(yīng)用中提供更好的性能和效率：

• 不同的熱處理對增材制造高溫合金的機(jī)械性能有何影響？

• 不同的合金成分在這些極端溫度和應(yīng)力下表現(xiàn)如何？

• 這些材料有哪些優(yōu)點和缺點以及每種材料如何在特定應(yīng)用中使用？

• 通過獲得更準(zhǔn)確、可重復(fù)的數(shù)據(jù)，可以對極端條件下材料的行為做出哪些改進(jìn)的預(yù)測？

測試當(dāng)今的高溫合金

現(xiàn)代高架機(jī)械測試方法利用先進(jìn)的儀器和控制技術(shù)，例如高溫爐和專門的測試框架和軟件配置，能夠?qū)y試樣本施加精確的載荷、應(yīng)變和溫度。

這些更先進(jìn)的測試設(shè)備和技術(shù)的發(fā)展顯著提高了準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，從而更精確地了解極端條件下的材料行為。這使得人們對材料行為有了更多的了解，研究人員對材料行為的基本物理學(xué)有了深入的了解。最終，具有改進(jìn)性能的新材料和新的生產(chǎn)技術(shù)可以放心地推向市場。

測試標(biāo)準(zhǔn)在高溫合金測試中也發(fā)揮著關(guān)鍵作用，因此重要的是要注意高溫測試中使用的一些更常見的標(biāo)準(zhǔn)。其中包括 ASTM E21、ASTM E139、ASTM E145、ASTM E220、ASTM E1457 和 ISO 6892-2，所有這些都定義了測試參數(shù)、測量和結(jié)果，以精確表征材料的響應(yīng)，以確定其強(qiáng)度、性能并確保質(zhì)量防止使用失敗，并就特定應(yīng)用使用哪種材料做出明智的決定。

隨著材料科學(xué)和技術(shù)的新發(fā)展，高架機(jī)械測試不斷發(fā)展和改進(jìn)。這種材料測試方法有助于提高許多關(guān)鍵系統(tǒng)的安全性和可靠性，例如飛機(jī)發(fā)動機(jī)和核電站。通過了解材料在極端條件下的表現(xiàn)，工程師可以設(shè)計出能夠更好地承受這些條件的系統(tǒng)，而不會出現(xiàn)故障或?qū)θ祟惢颦h(huán)境造成傷害。當(dāng)使用新的創(chuàng)新材料（例如增材制造的高溫合金）時，對工藝的信心與對材料的信心同樣重要。