GB/T34186-2017
耐火材料高温动态杨氏模量试验方法(脉冲激振法)
Refractoryproducts—DeterminationofdynamicYoung’smodulus(MOE)atelevatedtemperaturesbyimpulseexcitationofvibration
- 中国标准分类号（CCS）Q40
- 国际标准分类号（ICS）81.080
- 实施日期2018-08-01
- 文件格式PDF
- 文本页数9页
- 文件大小700.42KB
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耐火材料高温动态杨氏模量试验方法(脉冲激振法)
国家标准 GB/T34186一2017 耐火材料高温动态杨氏模量试验方法 脉冲激振法 Refraetorypducts一DeterminatiofdynamieYong'smdls(MoE)at elevatedtemperaturesimpulsee%citationofvibrationm 2017-09-08发布 2018-08-01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/34186一2017 耐火材料高温动态杨氏模量试验方法 脉冲激振法) 警示本标准没有规定使用中所有与安全有关的事项
本标准使用者有责任预先建立适当的安 全条例并确定其限定的范围
范围 本标准规定了耐火材料高温动态杨氏模量试验方法(脉冲激振法)的原理、设备、试样、试验步骤、结 果计算及试验报告等 本标准适用于耐火材料高温动态杨氏模量(脉冲激振法)的测定
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GB/T4513.5不定形耐火材料第5部分;试样制备和预处理 GB/T7321定形耐火制品试样制备方法 GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定 GB/T16839.1热电偶第1部分:分度表 GB/T16839.2热电偶第2部分;允差 GB/T30758耐火材料动态杨氏模量试验方法脉冲激振法 术语和定义 GB/T30758界定的以及下列术语和定义适用于本文件
高温动态杨氏模量 Young'smodulusatelevatedtemperatures 在高于室温的温度下采用动态法测得的杨氏模量
原理 将试样加热到试验温度,保温至规定的时间,冲击器敲击试样,测试试样的弯曲共振频率,将其代人 公式计算出试样的动态杨氏模量
5 意义和用途 意义和用途如下: 可用于评价耐火材料的特性,辅助耐火材料的研究及其质量控制 a b 适用于测试均一性耐火材料的杨氏模量; 为动态测试方法,可测试长条状或圆柱状试样的杨氏模量 c
GB/T34186一2017 d 为无损检测,测试过程中,试样仅发生微小变形,对试样损伤非常小,因此测试后试样仍可用于 其他性能测试; 可依据试样尺寸、组成和结构变化选择测试范围 e D 利用冲击器(锤)敲击被简单支撑的试样; 不适用于有大裂纹或空隙的试样; 8 h 只局限于测试具有规则几何形状的试样,如长条状和圆柱状,因为杨氏模量的计算公式由试样 的相关尺寸、质量和共振频率组成; 试样表面不平整或过分粗糙会对计算结果的准确性产生严重影响,动态杨氏模量与试样厚度 的立方成反比,所以试样厚度的变化对结果有重要影响 假定试样为自由振动,无任何约束或阻碍,因此应合适放置试样,确保其能自由振动
j 6 设备 6.1设备主要包括试验炉、脉冲激发测量装置和试样支撑装置等,其结构原理图见图1
说明: -炉衬 冲击器" -试样支撑装置; 试样; 保护装置; 热电偶" 高温传感器 -信号分析系统; 隔振装置
图1试验设备结构示意图 6.2电加热炉,能够至少容纳一块试样,具有按8.4.1规定的升温制度将试样加热到试验温度的能力 应有足够大的加热区域,且保证试验时试样周围温度均匀,温差不超过士10 对于含碳等易氧化试样,试验炉中试样周围的气氛应是中性或还原性的,可采用气密性试验炉,通 人纯净的氮气或氯气等保护性气体以保护试样免于氧化 6.3脉冲激发测量装置包括冲击器、高温传感器、信号分析系统,如图1所示,用于激发,探测、分析和 记录试样的固有频率
在试验温度下,冲击器和试样接触时应不发生任何化学反应或变形;冲击器的冲击力应能使试样产
GB/34186一2017 生合适的振动,但不能对试样造成物理损坏或使试样移动
高温传感器由接收器和保护装置等组成,可测频率量程至少为50Hz20kHz,传感器的最大可接 收频率在一3dB功率损耗发生之前应至少大于频率测量量程的10%
信号分析系统精度应达到0.1%FS. 注:推荐冲击器冲击头的曲率半径R为(4士l)mm
6.4试样支撑装置可由切口整齐或圆柱形的耐高温轻质材料制成,也可采用悬线法支撑试样,试样应 处于水平位置
试验温度下,支撑装置和试样接触时不发生任何化学反应或变形,且在同一水平面上,其长度至少 大于试样宽度5mm,若为圆柱形支撑,建议曲率半径R为(5士1)mmm,应定期对支撑装置进行检查,以 保证其符合使用要求
试样支撑点位于距离试样两端0.224L的节点处
6.5热电偶,符合GB/T16839.1和GB/T16839.2的要求
6.6游标卡尺,分度值0.02mm
6.7鼓风干燥箱,温度能控制在(110土5)C
6.8电子天平,分度值为0.01g
7 试样 7.1定形试样制备依据GB/T7321进行,不定形试样制备依据GB/T4513.5进行
7.2试样可以是长条状或圆柱状
长条状试样的长宽比不小于3,长厚比不小于5
试样的最小尺寸 至少是试样中最大颗粒的4倍
一般情况下长条状试样的尺寸为(120160)mm×2040)mm× 2030)t mm,试样表面应平整,试样的长、宽和厚方向的平行度偏差不超过1%
圆柱状试样的长度和 直径的比不小于5,圆柱状试样的尺寸由相关方协商确定
7.3其他尺寸的试样可由相关方协商确定,试样的形状尺寸应在报告中注明
试验步骤 8.1试样干燥 -般情况下,试样应在(110士5)烘干至恒量;对易水化试样,应尽可能干切,如需湿切,湿切后用 干布将水擦干后立即在鼓风干燥箱内(110士5)C干燥至恒量
8.2试样质量和尺寸测定 用电子天平称量试样的质量，精确到0.01g，用游标卡尺测量试样长度、宽度和厚度,精确 到0.02mm
8.3装样 将准备好的试样轻轻地置于试样支撑装置上,使试样两端距支撑点的距离为0.224L
调整高温 传感器,使传感器位于试样的反节点处,如图2所示
试样与发热体之间距离应不小于50mm;多块试 样测试时,试样之间的间距应不小于30mm
调整冲击器的敲击力度,测试并记录室温下试样的弯曲共振频率
GB/T34186一2017 224 0.224 说明 -冲击器; -高温平台; 冲击杆; 支撑装置; 试样; 高温传感器
图2试样放置示意图 8.4加热 8.4.1按试样材质控制试验炉内气氛,以4笔/min一5c/ /min的升温速率将试样加热到试验温度,或 按产品的技术条件规定或相关方协商的升温速率加热试样至试验温度,升温速率应在试验报告中注明
8.4.2将试样加热到试验温度时开始保温计时
对于烧成耐火材料保温时间为30min
热处理过的 不定形耐火材料保温时间为30nmin;未热处理的不定形材料的保温时间可为60min,也可由相关方协 商确定
保温时间和不定形材料的热处理条件应在试验报告中注明 8.5共振频率的测定 8.5.1达到预设的保温时间后,轻轻敲击试样的反节点位置,见图2
8.5.2记录从信号分析系统中读取的频率
结果计算 9 g.1高温杨氏模量计算 高温杨氏模量的计算需要考虑试样热膨胀因素的影响,其计算公式如式(1): ET=E LaT一T 式中 在温度丁下的杨氏模量,单位为帕(Pa); E 常温杨民模量,单位为帕(Pa). E
GB/34186一2017 -温度T下试样的弯曲共振频率,单位为赫兹(Hz); -常温下试样的弯曲共振频率,单位为赫兹(Hz); f 试样的平均线膨胀系数,单位为每摄氏度(C-1). TT -试验温度,单位为摄氏度(); T 室温温度,单位为摄氏度(). 9.2常温杨氏模量计算 g.2.1长条状试样 9.2.1.1 长条状试样杨氏模量E计算公式: ("))r E，=0.9465" 信-" T=1十6.585(1十0.0752M十0.8109p4' 一0.868 3 8.340(1十0.20234十2.1374') 门 1十6.338(1十0.1408y十1.536,g) 式中: -常温杨氏模量,单位为帕(Pa); E 试样的质量,单位为克(g); mn 试样的宽度,单位为毫米(mm); 试样的长度,单位为毫米(mm): 试样的厚度,单位为毫米(mm); 常温下试样的弯曲共振频率,单位为赫兹(Hz); 试样的有限宽度与泊松比等因素对弯曲基谐振动模式影响的校正系数; 与试样长度、厚度及泊松比有关的校正参数; -泊松比
9.2.1.2如果L/>20,则式(3)可简化为 (5 了-1.o0十凡585() 式中: T 试样的有限宽度与泊松比等因素对弯曲基谐振动模式影响的校正系数; 试样的长度,单位为毫米(nm mm; 试样的厚度,单位为毫米(n mm; 按式(2)计算出E
9.2.1.3如果L/<20且泊松比已知,T通过式(3)计算,然后代人式(2)计算出E
9.2.2圆柱状试样 9.2.2.1圆柱状试样杨氏模量E
计算公式 L E
=1.6067 mf)T 6 D T=1十1.4939(1十0.0752从十0.81094' 一0.4883 A 7
GB/T34186一2017 4.691(1十0.2023十2.137 8 1十4.754(1十0.1408十1.5364' 式中 E 杨氏模量,单位为帕(Pa): 试样的质量,单位为克(g); mn 试样的长度,单位为毫米(n mm; D 试样的直径,单位为毫米(n mm; 试样的弯曲基谐共振频率,单位为赫兹(Hz); T -试样的有限宽度与泊松比等因素对弯曲基谐振动模式影响的校正系数 与试样长度、直径及泊松比有关的校正参数 -泊松比
发 9.2.2.2如果L/D>20,则式(7)可简化为: ?尝 T=1.000十1.4936 9 式中 试样的有限宽度与泊松比等因素对弯曲基谐振动模式影响的校正系数 T -试样的长度,单位为毫米(mm); 试样的直径,单位为毫米(mm)
D 按式(6)计算出E
9.2.2.3如果L/D之20且泊松比已知,T，通过式(7)计算,然后代人式(6)计算出E
9.3结果表述 结果按GB/T8170修约至1位小数
10试验报告 试验报告包括以下内容 测试试样的全部必要信息
a b) 执行标准名称,即GB/T34186一2017
试验细节,包括 c 试样数量; 1 2 试样质量,形状尺寸,热处理条件 升/降温速率; 3 4 试验温度(C)和保温时间(min)1 试验炉气氛
5 试验结果,按第9章中指定的公式进行计算,包括单独计算的结果、测定的固有振动频率及计 d 算得出的动态杨氏模量
委托单位名称
e 试验开始和结束的时间、日期
GB/34186一2017 附 录 A 资料性附录 试验精度影响因素 根据计算公式分析试验结果的误差分布情况,影响因索包括试样的尺寸、质量及其共振频率的测 量
表A.1中显示了1%的测量误差对试验结果的影响
表A.1测量误差引起材料杨氏模量的变化 变量 测量误差/% 公式中的变量指数 杨氏模量误差/% 频率( 长度(L 质量(" m 宽度() b 厚度( 直径(D
耐火材料高温动态杨氏模量试验方法（脉冲激振法）GB/T34186-2017介绍
1. 耐火材料高温动态杨氏模量试验方法简介
杨氏模量是评估材料刚度和弹性变形能力的重要参数之一，通常表示为E。对于耐火材料这样的高温材料来说，杨氏模量在高温下的变化常常与其它性能指标（如抗压强度、断裂韧性等）密切相关。因此，制定一种高温下动态杨氏模量测试方法尤为重要。
脉冲激振法是一种广泛应用于材料研究中的试验方法。该方法利用瞬间施加的力和材料固有的振动特性，通过测量样品的共振频率和阻尼比等参数来计算其杨氏模量。
2. GB/T34186-2017标准内容
GB/T34186-2017标准规定了高温下动态杨氏模量试验方法的脉冲激振法的标准操作流程和测试参数，以及数据处理和分析的要求。
3. 试验方法步骤
具体而言，该试验方法包括以下几个步骤：
- 在高温下对样品进行预热处理；
- 将激振器放置于样品上方，并施加一个短暂的脉冲力；
- 用传感器记录样品的振动响应，并计算出其共振频率和阻尼比；
- 根据共振频率和阻尼比，计算样品的杨氏模量。
4. 实验注意事项
在进行该试验时，需要注意以下几点：
- 样品必须符合标准规定的尺寸和形状；
- 激振器和传感器必须正确安装，并保持稳定；
- 预热温度、激振力和记录时间等参数必须准确控制；
- 数据处理时需要注意噪声干扰的影响。
5. 结论
脉冲激振法是一种高精度、可靠的动态杨氏模量试验方法，可以应用于各种高温材料的性能评估。GB/T34186-2017标准对该试验方法进行了详细规定，可以为耐火材料等高温材料的研究和生产提供重要参考依据。
6. 参考依据
GB/T34186-2017《耐火材料高温动态杨氏模量试验方法（脉冲激振法）》；
赵小平，张世涛. 耐火材料高温动态杨氏模量试验方法的研究[J]. 中国陶瓷,2010,46(10):1-5.
