GB/T34520.5-2017
连续碳化硅纤维测试方法第5部分：单纤维拉伸性能
Testmethodsforcontinuoussiliconcarbidefiber—Part5：Tensilepropertiesofsingle-filamentfiber
- 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619.58KB
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连续碳化硅纤维测试方法第5部分：单纤维拉伸性能
国家标准 GB/34520.5一2017 连续碳化硅纤维测试方法 第5部分单纤维拉伸性能 Testmethodsforcontinuoussiliconearbideiber一 Part5:Tensilepropertiesofsingle-filamentfiber 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;/T34520.5一2017 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5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;/T34520.5一2017 连续碳化硅纤维测试方法 第5部分;单纤维拉伸性能 范围 rbide,sic)单纤维拉伸性能测试的测试环境、 GB/T34520的本部分规定了连续碳化硅(silie concar 测试设备及材料、试样制备、测试程序、测试结果计算和测试报告
本部分适用于连续SiC单纤维拉伸强度、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/T4l46.3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 GBT34520.1一3017连续碳化硅纤维测试方法第1部分;束丝上浆率 GB/T34520.22017连续碳化硅纤维测试方法第2部分;单纤维直径 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 术语和定义 GB/T3291.3,GB/T4l46.3,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单纤维的拉伸强度和拉伸弹性模量是通过对单纤维试样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单纤维的截面积来得到,拉伸弹性模量是应力变化量与对应的应变变化 量比值
断裂伸长率为单纤维加载至最大载荷断裂时的伸长与标距之比 5 测试环境 5.1标准测试环境条件按GB/T1446的规定执行,温度为23C士2C,相对湿度为50%士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
GB/T34520.5一2017 6 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,传感器量程不 大于500cN,载荷精度为量程的士0.5%
在试验机柔性大时,参照附录A进行柔度修正 6.2烘箱 温度控制精度等于或优于士3C 6.3粘结剂 可采用环氧树脂胶,或AB胶,用于将SiC纤维粘结在加强片上
6.4试样加强片 可使用纸质、金属或塑料材质的加强片(见图1),建议厚度为0.25mm左右
在测试试样强度时 应预先沿切断部指示的虚线位置剪断加强片
单位为毫米 中心线 粘结剂 单纤维样品 伸出部分 单纤维样品 n 乐 切断部 粘结剂 单纤维样品 伸出部分 20 加强片 待测样品 图1单纤维的粘结示意图 试样及其制备 7.1试样 当待测的纤维束丝试样表面有上浆剂时,按GB/T34520.12017中7.2的规定脱除上浆剂,得到 待测试样
试样在测试前按GB/T1446的规定进行24h状态调节
GB;/T34520.5一2017 7.2试样制备 待测试样可贴于加强片上
步骤如下:取少量粘结剂如环氧树脂胶)均匀对称地涂于测试加强片 的开口两端,从待测试样中剪取长约6cm一7cm的纤维束,随机从中抽取单纤维,逐根浸溃于试样加 制好的试样待粘结剂完全固 强片两端的粘结剂中(如图1所示),纤维两端至少超出加强片边缘1c cm
化后即可开始测试,固化条件可参照GB/T34520.4一2017中附录A或粘结剂的使用说明书执行
若 试验机测试条件允许,可直接使用单纤维测量,无需粘贴加强片
7.3试样数量 每组准备至少30个待测试样
测试程序 8.1启动试验机和数据记录或采集设备，设定拉伸速率为2mm/min10mm/min，最佳为 5mm/min
8.2按GB/T34520.22017的规定测量加强片中单纤维的直径,在测试软件中输人直径测量值,单位 为微米(4m
8.3将单纤维试样夹在强力仪两端夹持区,使纤维与上下夹持器垂直
贴在加强片上的单纤维试样 应将纸框放在强力仪两端夹持区,使纤维与上下夹持器垂直,夹紧纸框,用剪刀沿切断部指示线将纸框 中间连接部分剪开
8.4对拉伸试样加载直至试样断裂,测试前确保仪器载荷为零 8.5仪器自动记录载荷-拉伸变形量曲线,如图2所示
拉伸变形量/mmm 图2拉伸测试中载荷与拉伸变形量的关系图
GB/T34520.5一2017 8.6重复8.28.5的操作,直至完成一组30个试样的测试
当其中的测量数据位于合理测量值区间 士3×S)范围之外时,应加以甄别,若是由于测试测试中不恰当的操作造成,如试样打滑,未对准中间 等,则该异常值应剔除
一组中至少需要25个有效数据,否则应重新准备一组进行测量
测试结果计算 g.1拉伸强度 拉伸强度按式(1)计算
F o 厅 式中 拉伸强度的数值,单位为兆帕(MPa); 6 最大拉伸载荷破坏载荷)的数值,单位为牛(N); F 单纤维的截面面积的数值,此处视单纤维为圆形,数值根据测得的直径由圆的面积公式直 A 接给出,单位为平方毫米(mm'). 拉伸强度按GB/T8170的规定保留至整数位 9.2拉伸弹性模量 在连续SiC单纤维的拉伸测量中得到如前图2中的载荷-拉伸变形量曲线
拉伸弹性模量按式(2)计算
AFA 大" 立 E ×10 2 AF 1一Kx5 工L 式中 E 拉伸弹性模量的数值,单位为吉帕(GPa); AF 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); 标距长度,即加强片之间的试样长度的数值,单位为毫米(mm); AL
对应于表1中的应变范围,试样在拉伸时的长度变化量的数值,单位为毫米(mm); 试验机柔度的数值,单位为毫米每牛(mm/N),无需柔度修正时K为0. 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/% 割线模量计算中应变取值范围/% e>1.2 0.10.6 1.2>E0.6 0.10.3 0.050.15 0.6 拉伸弹性模量按GB/T8170的规定保留至整数位
g.3断裂伸长率 g.3.1计算法 按本方法测试得出单纤维的拉伸模量和拉伸强度,按式(3)计算出单纤维的断裂伸长率
GB;/T34520.5一2017 -×0.1 E 式中 纤维束丝的断裂伸长率,%
断裂伸长率按GB/T8170的规定保留至小数点后一位
9.3.2测试法 采用光学引伸计测得的断裂伸长率按式(4)计算
×100% 式中: -最大载荷时加强片之间的试样长度的数值,即断裂伸长,单位为毫米(mm) 断裂伸长率按GB/T8170的规定保留至小数点后一位
g.4平均值、标准误差、离散系数 平均值、标准偏差及离散系数按式(5)式(7)计算
工 ×100% 式中 元 -单纤维拉伸强度、拉伸弹性模量和断裂伸长率的平均值 -每个试样的测试值; r 有效测定的单纤维试样数量; 标准偏差; C 离散系数
拉伸强度、拉伸弹性模量的平均值按GB/T8170的规定保留至整数位
断裂伸长率的平均值按 GB/T8170的规定保留至小数点后一位
标准偏差按GB/T8170的规定保留至小数点后一位
离散 系数按GB/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 测试用纤维名称,规格和来源" a 测试环境、测试日期 b 测试标准,测试方法、,测试仪器型号和测试参数; c 试验机柔度(可选)和试样标距长度 d 试样数量及拉伸强度测试结果; e 试样数量及拉伸弹性模量测试结果; 试样数量及断裂伸长率测试结果
g
GB/T34520.5一2017 附 录 A 资料性附录) 试验机柔度修正 试样准备 A.1 准备标距长度分别为10mm、20mm,30mm和40nmm的测试加强片(见图1)各30片,取性能相 似的试样按第7章的要求制备测试试样
A.2拉伸测试 A.2.1试样装人试验机的夹头,要求单纤维和夹头的加载轴线相重合
A.2.2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
A.2.3设置所用数据记录或采集设备的速度
A.2.4启动试验机和数据记录或采集设备,记录破坏载荷或最大载荷、拉伸变形量和试样破坏形式 A.3柔度的计算 A.3.1依次测出标距长度为10mm.,20mm.30mm 和40 mm 的测试加强片的载荷-拉伸变形量曲线 各曲线形状较为类似,如图2所示 A.3.2在测出的各测试加强片的载荷-拉伸变形量曲线上(如图2),可根据表1选择拉伸变形区间AL tmmm、20mmm、30mn 以及与之相对应的载荷增量AFA,依次求出标距长度为10 和40mm的测试加强 片的AFA[单位为牛(N]和ALA[单位为毫米(mm)],计算出相应的ALA/AF值,保留小数点后 四位
A.3.3以各测试加强片的AL/AF值对应各标距长度绘制出如图A.1所示的曲线,横轴是各测试加 强片的标距长度L,纵轴为各测试加强片对应的ALA/AFA
A.3.4采用最小二乘法将图A.1的曲线外延至标距长度为0mm处,此时纵坐标的值即为试验机柔度 K,并记录保留至小数点后四位,单位为毫米每牛(mm/N
GB;/T34520.5一2017 10 20 30 40 L/mm 图A.1试验机柔度的确定方法
连续碳化硅纤维测试方法第5部分：单纤维拉伸性能GB/T34520.5-2017
连续碳化硅纤维是一种重要的新型高温结构材料，其具有高强度、高模量、耐高温、抗疲劳等优良性能，因此在航空航天、核工业、火箭发动机等领域得到广泛应用。
单纤维拉伸性能是评价连续碳化硅纤维力学性能的重要指标之一。GB/T34520.5-2017是我国对连续碳化硅纤维单纤维拉伸性能测试方法的规定。
一、试验目的
本试验旨在测定连续碳化硅纤维的单根纤维在常温下的拉伸力学性能参数。
二、试验原理
单根纤维拉伸试验是采用单根纤维作为试样，在机械试验机上施加力，通过测定载荷和位移的关系，计算出单根纤维的强度、弹性模量等力学参数。
三、试验设备和试验条件
试验设备：电子万能试验机。
试验条件：
- 试验温度：20±5℃；
- 相对湿度：不大于60%。
四、试验步骤
- 将试样固定在夹具上，使其处于标准测试长度；
- 开始试验前，检查试验机的零点误差，并进行调整；
- 按照GB/T34520.5-2017的要求进行试验；
- 连续记录试验过程中的载荷和位移数据；
- 根据载荷和位移数据，计算出单根纤维的强度、弹性模量等力学参数。
五、试验结果处理
根据试验数据，计算出单根纤维的力学参数。最终结果应当满足GB/T34520.5-2017中规定的要求。
六、试验注意事项
- 试验时应注意安全，严格按照操作规程进行试验；
- 试样的固定和夹紧应当均匀、稳定；
- 试验机的加载速率应当符合GB/T34520.5-2017的要求；
- 试验时应当避免试样与夹具之间产生摩擦。
总之，单纤维拉伸性能测试是连续碳化硅纤维力学性能测试中的重要环节。通过严格遵守GB/T34520.5-2017的标准，可以保证测试结果的准确性和可靠性，为连续碳化硅纤维材料在实际应用中发挥着越来越重要的作用，而单纤维拉伸性能测试则是保证材料力学性能的关键之一。通过本文所介绍的方法，希望能够更好地开展连续碳化硅纤维单纤维拉伸性能测试工作，为推动材料科学技术的发展做出贡献。
