其中，m1表示空气中试样的质量；m2表示将试样置于水中的质量。

比容为：                                                           （1。5）

由上述步骤所测得的比容差：                             （1。6）

计算出实验材料内部的残余应力，公式如下：

1。5  选题的目的和意义

随着现代经济的高速发展，科学技术与工程生产技术的研究发展迫在眉睫,所以以往的单一金属材料制品或者合金制品已经不能满足现代社会的生产发展需求,因此现如今的金属材料在朝着新型金属复合材料的方向发展。而通常符合金属的制作工艺会伴随着力和热来进行，这样就会在新型复合材料中产生大量的残余应力。而这些残余应力不去关注就可能会发生危害。而以前残余应力的检测大多数是单一材料，对于单一材料的残余应力有了一定的研究基础和判断。但是复合材料残余应力的研究不是特别的广泛。对于金属复合后出现的新材料的残余应力有一定的未知性[15]。

而本次试验选用的材料就是复合材料。通过探究复合材料的拉伸性能和它所产生的残余应力进行一定的研究。为后续研究复合材料的研究者们提供一些微薄之力。只有研究明白复合金属残余应力的情况，才能去找到方法消除这些残余应力，又或者找到方法去利用残余应力[16]。这些对今后的生产实际发展有着很重要的意义和作用。

1。6  课题的研究内容

前期运用纯铝以及碳钢进行方法验证。用阿基米德法即比容差法测量层深方向冷镦铝、层深方向复合板（普碳钢与马氏体不锈钢热轧形成）以及304L不锈钢棒的残余应力，并用传统的残余应力测量方法—盲孔法进行验证。 论文网

实验方法验证成功后，采用试验材料为管线钢和镍基合金的复合材料。分别制备出不同厚度，不同配比的复合材料。将其制备好后先进行拉伸实验测出其力学性能。然后再用阿基米德法即比容差法进行残余应力的测量。通过对实验结果数据的对比，对复合板的性能进行讨论。

具体研究内容如下：

（1） 根据课题内容和要求进行大量文献资料查阅，完成开题报告以及英文文献的译文工作。

（2） 了解金属复合材料的相关知识。

（3）学习相关拉伸试样知识，包括设计拉伸试样尺寸，拉伸试验操作等。

（4）能够熟练运用比容差法测量拉伸试样的残余应力。

（5） 对试验结果进行分析，整理试验数据。 

（6） 完成论文的撰写。

2  实验材料及试验方法

本次实验分为三个部分，第一个部分熟练掌握比容差法，由于是熟悉实验操作方法所以使用的材料为特点较为明显，可以轻易得到结论的材料，所以前期试验使用了两种材料，它们分别为铝和不锈钢。第二部分在于验证比容差法的可行性，将比容差法的结果与盲孔法得到的结果进行对比验证所使用的材料为马氏体不锈钢与普碳钢的复合板。第三部分先测量不同厚度、不同配比的8825镍基合金与X52 管线钢复合材料的力学性能，然后测量拉伸试样不同部位的残余应力。

2。1实验材料

    实验的材料为铝棒，不锈钢棒，马氏体不锈钢与普碳钢的复合材料，8825镍基合金与X52 管线钢的复合材料。

表2。1 纯铝化学成分(Wt%)

元素 Cu