GB/T34520.4-2017
连续碳化硅纤维测试方法第4部分：束丝拉伸性能
Testmethodsforcontinuoussiliconcarbidefiber—Part4：Tensilepropertiesoffilamentyarn
- 中国标准分类号（CCS）V13
- 国际标准分类号（ICS）49.025.99
- 实施日期2018-05-01
- 文件格式PDF
- 文本页数9页
- 文件大小658.46KB
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连续碳化硅纤维测试方法第4部分：束丝拉伸性能
国家标准 GB/34520.4一2017 连续碳化硅纤维测试方法 第4部分:束丝拉伸性能 Testmethodsforcontinuoussiliconearbidefiber Part4:Tensilepropertiesoffilamentyarm 2017-11-01发布 2018-05-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB;/T34520.4一2017 前 言 GB/T34520《连续碳化硅纤维测试方法》共分为7个部分 第1部分:束丝上浆率; 第2部分;单纤维直径; 第3部分:线密度和密度 第4部分;束丝拉伸性能 第5部分:单纤维拉伸性能 第6部分;电阻率 第7部分:高温强度保留率
本部分为GB/T34520的第4部分
本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
本部分由航天科技集团公司提出
本部分由全国宇航技术及其应用标准化技术委员会(SAc/TC425)归口
本部分起草单位;国防科学技术大学
本部分主要起草人;王军、王浩,简科、王亦菲、宋永才、王应德,邵长伟、苟燕子,王小宙、王兵,胡芸、 唐诈奴
GB;/T34520.4一2017 连续碳化硅纤维测试方法 第4部分:束丝拉伸性能 范围 GB/T34520的本部分规定了测试连续碳化硅(siliconcarbide,SiC)纤维束丝拉伸性能的测试环 境、测试设备及材料、试样及其制备、,测试程序,测试结果计算和测试报告
本部分适用于连续SiC纤维束丝拉伸强度、拉伸弹性模量和断裂伸长率的测试
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GB/T1446纤维增强塑料性能试验方法总则 GB/T3291.3纺织纺织材料性能和试验术语第3部分;通用 GB/T4146.3纺织品化学纤维第3部分;检验术语 GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定 GB/T18374增强材料术语及定义 GB/T34520.1-2017连续碳化硅纤维测试方法第1部分;束丝上浆率 GB/T34520.32017连续碳化硅纤维测试方法第3部分;线密度和密度 术语和定义 GB/T3291.3,GB/T4146.3,GB/T18374和GB/T34520.1一2017界定的术语和定义适用于本 文件
测试原理 连续siC纤维束丝的拉伸强度和拉伸弹性模量是通过对浸溃树脂固化后的纤维束丝拉伸加载直至 破坏来测定
拉伸强度由破坏载荷除以连续SiC纤维束丝的截面积得到,拉伸弹性模量是应力变化量 与对应的应变变化量比值
断裂伸长率为束丝加载至最大载荷断裂时的伸长与标距之比
测试环境 S 5.1标准测试环境条件按GB/T1446的规定,温度为23C士2C,相对湿度为50%土10%
5.2在其他环境条件下进行测试时,测试环境温度与相对湿度应在测试报告中注明
测试设备及材料 6.1试验机 试验机应满足GB/T1446的规定
建议采用带有气压式夹具的恒速型拉伸试验机,量程不小于
GB/T34520.4一2017 1 000N,载荷精度为量程士0.5%的精度
6.2鼓风干燥箱 温度控制精度等于或优于士3C 6.3天平 测量精度等于或优于0.lg
6.4引伸计 引伸计应满足GB/T1446的规定
接触式引伸计的重量应不影响到测量精度,建议采用全自动引 伸计或光学引伸计
6.5环氧树脂及其固化剂 选用的树脂固化后断裂伸长率应高于纤维束丝的断裂伸长率的2倍以上,可参照附录A
6.6试样加强片 可使用纸质,金属或塑料材质的加强片
加强片应开有对应标距长度的开口,在试样测试时,标距 长度选用150mm士0.5mm
建议纸片厚度约为0.4mm
试样及其制备 7.1试样 7.1.1试样应浸胶均匀,表面笔直、平整、光滑,无串珠状树脂硬化物 7.1.2试样的含胶量应控制在35%~50%
7.1.3试样在测试前按GB/T1446的规定进行24h状态调节
7.2试样制备 7.2.1用天平称重配置浸溃用的环氧树脂胶,配方参照附录A
对束丝进行浸渎上胶处理,具体步骤 参照附录B
在鼓风干燥箱中进行浸溃后的束丝固化处理,参见附录A
7.2.2应用试样加强片夹在夹具和束丝之间以保护束丝
纤维束丝按图1贴加强片,可用任何室温固 化的胶粘剂粘贴加强片
最终制备的试样形状尺寸如图1所示,试样标距为150mm士0.5 mm
单位为毫米 50 150 说明: -SiC纤维束丝试样; 试样加强片
图1试样的形状与尺寸示意图 7.3试样数量 -个束丝试样需准备一组不少于8个试样
若为机械式引伸计,拉伸强度、断裂伸长率的测试和拉 伸弹性模量的测试需分开进行,需要准备两组试样
GB;/T34520.4一2017 测试程序 8.1束丝线密度和密度测试 按GB/T34520.3一2017测试得到束丝的线密度和密度
8.2测试参数设置 设置所用数据记录或采集设备的速度按GB/T1446的规定
拉伸速度(拉伸横梁速度)范围 5mmm/min50mm/min,以5mm/min20mm/ /min为佳
仲裁速度为l0mm/min
输人试样标距 长度,单位为毫米(mm),保留至小数点后一位
8.3束丝试样拉伸性能测试 8.3.1试样外观检查按GB/T1446的规定 处理好的束丝试样装人试验机的夹头,束丝试样和夹头的加载轴线应相重合
8.3.2 8.3.3对试样施加初始载荷(约为破坏载荷的5%),检查并调整试样及应变测量仪表,使系统处于正常 工作状态
启动试验机和数据记录或采集设备在束丝试样一端施加载荷直至破坏,得到图2中的载荷-拉 8.3.4 伸变形量曲线
记录破坏载荷或最大载荷)、位移和束丝试样的破坏形式 位移/m 图2拉伸测试中载荷与拉伸变形量的关系图 8.3.5若束丝试样在测试中出现以下情况应予以作废: 试样破坏在明显内部缺陷处 aa b)试样破坏在夹具内或试样断裂处离夹紧处的距离小于标距长度的三分之 8.3.6同组有效试样数量不足6个时,此次测试数据作废
应重新制作一组试样进行测量 测试结果计算 9.1拉伸强度 拉伸强度计算中所需要的纤维横截面积A由式(1)计算得到
拉伸强度按式(2)计算
GB/T34520.4一2017 2 A，=×10 p F a一 A 式中 束丝横截面积的数值,单位为平方毫米(mm'); A T 束丝线密度的数值,单位为特克斯(tex); 束丝密度的数值,单位为克每立方厘米(g/cm') p 拉伸强度的数值,单位为兆帕(MPa): a F -断裂时的载荷的数值,单位为牛(N)
束丝的拉伸强度按GB/T8170的规定保留至整数位
9.2拉伸弹性模量 9.2.1拉伸模量计算方法A 拉伸弹性模量按式(3)计算
FA 3 EA一 ××10 Ar 式中 E 拉伸弹性模量的数值,单位为吉帕(GPa). -载荷增量的数值,如图2所示,应力范国在400nM F /tex一800mN/tex,单位为牛顿(N) 标距长度的数值,加强片之间的试样长度或引伸计两钳口之间的初始距离,单位为毫米(nm); AL 试样对应于载荷增量AF在引伸计两钳口之间的长度变化量的数值,单位为毫米 mm)
束丝的拉伸弹性模量按GB/T8170的规定保留至整数位
9.2.2拉伸模量计算方法B 拉伸弹性模量按式(4)计算
F E=" ×10 xS工 Ar 式中 对应于表1中给出的应变范围内的载荷增量的数值,单位为牛(N): AFg 对应于表1中的应变范围,试样在引伸计两钳口之间的长度变化量的数值,单位为毫米 L mm).
表1割线模量计算中纤维断裂伸长率和应变范围取值的关系 纤维的断裂伸长率范围/% 制线模量计算中应变取值范围/% el1.2 0.l0.6 1.2E0.6 0.l0.3 0,050.15 e0,6 束丝的拉伸弹性模量按GB/T8170的规定保留至整数位
9.3断裂伸长率 g.3.1计算法 按本方法测试得出束丝纤维的拉伸模量和拉伸强度,按式(5)计算出束丝纤维的断裂伸长率
GB;/T34520.4一2017 -×0.1 5 E 式中 -纤维束丝的断裂伸长率,%
纤维束丝的断裂伸长率按GB/T8170的规定保留两位有效数字
g.3.2测试法 采用光学引伸计测得的断裂伸长率按式(6)计算
×100% 式中: 纤维束丝受最大载荷时引伸计两钳口之间的距离即断裂伸长)的数值,单位为毫米(mm)
纤维束丝的断裂伸长率按GB/T8170的规定保留两位有效数字
9.4平均值、标准偏差和离散系数 平均值、标准偏差及离散系数按式(7)式(9)计算
工 ×100% 式中: -束丝拉伸强度、拉伸弹性模量或断裂伸长率的平均值; 每个试样的测试值; r 有效测定的束丝试样数量; 标准偏差; 离散系数
拉伸强度、拉伸弹性模量平均值按GB/T8170的规定保留至整数位
断裂伸长率平均值按 GB/T8170的规定保留两位有效数字
标准偏差按GB/T8170的规定保留至小数点后两位
离散系 数按G;B/T8170的规定保留至小数点后一位
10测试报告 测试报告主要包括以下内容 试样名称、批号、来源; a 测试环境、测试日期; b 测试方法标准、试验机、引伸计型号规格; c 测试参数、束丝试样的线密度与密度 d 束丝试样拉伸强度及其平均值、标准偏差及离散系数; e 束丝试样拉伸弹性模量及其平均值、标准偏差及离散系数; 束丝试样断裂伸长率及其平均值、标准偏差及离散系数 g
GB/T34520.4一2017 附 录 A 资料性附录) 环氧树脂胶液的配方及固化条件 A.1环氧树脂应与SC纤维及其使用的表面处理剂匹配,固化后树脂的断裂伸长率应高于SiC纤维断 裂伸长率
一般满足使用的环氧树脂是双酚A或双盼F)环氧树脂及其固化剂的混合物
A.2可采用下列配方及相应固化条件中的任何一种: F-48酚醛环氧树脂每10g加三氟化棚一单乙胺固化剂0.3g,以丙酮作溶剂
浸胶束丝晾干 a 后,于170C士3C固化不少于30min
固化后树脂的断裂伸长率为2.2(典型值)
E-44环氧树脂每10g加三乙烯四胺固化剂1g,以丙酮作溶剂
浸胶束丝晾干后,于120C士 b C固化不少于30min
固化后树脂的断裂伸长率为2.3%(典型值) E-51环氧树脂每10g加三乙熔四胺固化剂1g,以丙酮作溶剂
浸胶束丝晾干后，于120C士 3C固化不少于30min,固化后树脂的断裂伸长率为2.1%典型值)
GB;/T34520.4一2017 附录 B 资料性附录 碳化硅纤维束丝浸溃上胶方法 B.1概述 连续SC纤维束丝需在一定张力下在环氧树脂胶溶液中浸润,浸溃上胶有手工浸胶和机械浸胶两 种方式
B.2手工浸胶法 B.2.1剪取一根约500mm长的束丝,用手拿住两端浸人树脂胶液中,根据束丝的粗细及上胶情况,使 其在胶液中往返一次或数次,甚至可以浸泡几分钟
B.2.2浸过胶的束丝,抖去多余的胶液,加一定的张力,固定在框架上,使束丝横向拉直绷紧在框架上， 室温下晾干
B.2.3把固定着束丝的框架放在鼓风干燥箱内进行固化 B.2.4按7.2.2要求截取束丝
B.3机械浸胶法 B.3.1 机械浸胶推荐装置如图B.1所示
纤维束丝从绕线管经滚轮至浸润槽中上胶
B.3.2经过滚轮除去多余的树脂胶液
B.3.3以一定的张力卷绕在卷绕框中,并在室温下晾干
B.3.4把固定着束丝的卷绕框放在鼓风干燥箱内进行固化
B.3.5按7.2.2要求截取束丝
线绕竹 没润槽 滚轮 卷线框 图B.1浸润装置举例示意图
连续碳化硅纤维测试方法第4部分：束丝拉伸性能GB/T34520.4-2017
连续碳化硅纤维是一种高性能的纤维材料，具有很好的耐热、耐腐蚀、抗氧化和强度等特点，在航空航天、光学通讯、新能源等领域得到了广泛应用。而束丝拉伸性能则是评价连续碳化硅纤维质量的重要指标之一，本文将对其测试方法进行介绍。
一、测试原理
束丝拉伸性能是指在一定条件下，测量束丝断裂前的最大拉断力和断裂伸长率等性能参数。测试时需要使用万能试验机等设备，按照GB/T34520.4-2017的要求操作。
二、测试步骤
测试步骤如下：
- 1. 准备测试设备，包括万能试验机、拉伸夹具等。
- 2. 将一定长度的连续碳化硅纤维束丝样品放入拉伸夹具中，并进行预处理。
- 3. 在万能试验机上设置相应的拉伸速度和载荷范围等参数，开始测试。
- 4. 测试完成后，记录最大拉断力和断裂伸长率等数据。
- 5. 根据测试结果，评估连续碳化硅纤维束丝的拉伸性能。
三、注意事项
在进行连续碳化硅纤维束丝拉伸性能测试时，需要注意以下几点：
- 1. 选择合适的测试设备和试验方法。
- 2. 对样品进行充分的预处理，保证测试的准确性。
- 3. 在测试过程中，需要控制拉伸速度和载荷范围等参数，以保证测试结果的可靠性。
- 4. 注意安全问题，避免发生意外事故。
以上就是连续碳化硅纤维测试方法第4部分：束丝拉伸性能GB/T34520.4-2017的相关内容。
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