国家标准 GB/T31967.2一2015 稀土永磁材料物理性能测试方法第2部分:抗弯强度和断裂韧度的测定 Testmethodforphysicalpropertyofrareearthpermmanentmmagneticaterials Part2:Determinationofbendingstrengthandfracturetoghness 2015-09-11发布 2016-08-01实施中毕人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布中国国家标准化管厘委员会国家标准
GB/T31967.2一2015 前言 GB/T31967《稀土永磁材料物理性能测试方法》共分2个部分 -第1部分;磁通温度特性的测定; -第2部分;抗弯强度和断裂韧度的测定本部分为GB/T31967的第2部分本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本部分由全国稀土标准化技术委员会(SAC/Tc229)提出并归口本部分负责起草单位;钢铁研究总院本部分参加起草单位;北京有色金属研究总院、科学院宁波材料技术与工程研究所,北京工业大学本部分主要起草人;李卫,朱明刚,李安华,冯海波,王会杰
GB/T31967.2一2015 稀土永磁材料物理性能测试方法第2部分:抗弯强度和断裂韧度的测定范围本部分规定了稀土永磁材料抗弯强度(a)和断裂韧度(Ke)的测定方法本部分适用于脆性断裂稀土永磁材料的抗弯强度和断裂韧度(Ke)的测定抗弯强度的测定范围:20MPa一2000MPa,断裂韧度(Ke)的测定范围:0.5MPam'250MPam'" 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T4161一2007金属材料平面应变断裂韧度Kc试验方法 GB/T16825.1静力单轴试验机的检验第1部分;拉力和(或)压力试验机测力系统的检验与校准 YB/5349金属材料弯曲力学性能试验方法术语和定义 GB/T4161一2007,YB/T5349界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 跨距spanm 弯曲试验装置上试样两支承点间的距离,单位为毫米(mm). 3.2 最大弯曲力 themaximumforceinbending F 抗弯试样断裂前所能承受的最大弯曲力,单位为牛顿(N). 3.3 抗弯强度bendimgstrength 试样弯曲至断裂,按弹性弯曲应力公式计算的最大弯曲应力,单位为兆帕(MPa) 3.4 最大力 theaximummforce Fw 断裂韧度试验时试样断裂前所能承受的最大力,单位为千牛顿(kN) 3.5 断裂韧度fraeturetoughness Ke 测定的应力强度因子K1的临界值,MPam'/2 其中罗马数字I,指I型裂纹及裂纹顶端处于平
GB/T31967.2一2015 面应变状态 K表征材料抵抗裂纹扩展的能力,是度量材料韧性好坏的一个定量指标方法原理 4.1抗弯强度方法原理采用三点弯曲方式,对试样连续施加弯曲力,直至试样断裂,以其最大弯曲力计算抗弯强度 4.2断裂韧度方法原理本部分采用单边切口梁三点弯曲试样,详细的试样尺寸见6.2 对试样连续施加弯曲力,直至试样断裂,得到最大弯曲力F,计算应力强度因子K的临界值Ke 设备及装置 5.1 试验机各类万能试验机和压力试验机均可使用根据GB/T16825.1,试验机精确度为I级或优于I级试验机应能在本部分规定的速度范围内控制试验速度,加卸力应平稳,无振动、无冲击 5.2三点弯曲试验装置及要求 5.2.1三点弯曲试验装置;由两根支承滚柱和一根施力滚柱构成 5.2.2滚柱的硬度应不低于试样的硬度,其表面粗糙度(Ra)值应不大于0.8Am. 5.2.3两支承滚柱的直径应相同,施力滚柱的直径一般与支承滚柱的直径相同,本部分推荐滚柱直径为5 mm; i;滚柱的长度应大于试样宽度 5.2.4两支承滚柱的轴线应平行,施力滚柱的轴线应与支承滚柱的轴线平行 5.2.5试验时,滚柱可以绕其轴线转动,但不应发生相对移动施力滚柱的轴线至两支承滚柱的轴线的距离应相等,偏差不大于士0.5% 5.2.6力的作用方向应垂直于两支承滚柱的轴线所在平面 5.3安全防护罩用于防止试样断裂碎片飞出伤害试验人员试样 6.1抗弯强度试样;抗弯强度的测试采用机加工的矩形横截面试样,受力表面进行磨光处理(Ra值一般不大于0.4am) 试样的形状,尺寸,公差应根据材料的实际使用情况按有关标准或协议的规定如无规定,宜采用表1和表2的试样尺寸及公差表1抗弯强度的测试采用的矩形横截面试样单位为毫米 h高度)×b宽度 L(长度试样矩形横截面尺寸 5×6 20(>17
GB/T31967.2一2015 表2试样的尺寸公差和形状公差单位为毫米试样横截面尺寸公差形状公差尺寸范围 >35 士0.05 0.03 >510 士0,10 0,.05 l020 0.08 士0,15 士0.20 20~45 0.l0 注，形状公差为跨距范围内同一横截面而尺寸的最大值与最小值之差 6.2断裂韧度(Kc)试样;断裂韧度(Kc)的测定采用机加工的矩形横截面单边切口梁试样,受力表面进行磨光处理(Ra值一般不大于0.44m) 试样的形状、尺寸、公差应根据材料的实际使用情况按有关标准或协议的规定如无规定,宜采用表2和表3的试样尺寸及公差表3断裂韧度(Ke)的测试采用的单边切口梁试样单位为毫米 W高度)/B(厚度)=2 试样 L.(长度 a(切口深度) f(切口宽度 BXW 矩形横截面 45 5×10 0.2 稀土永磁材料用 6.3试样取向方向;稀土永磁材料多为取向成型材料,力学性能具有各向异性试样的取向方向应根据材料的实际使用情况按供需双方的协议的规定,或由委托人自行确定委托人在提供力学试样时,应同时标注试样的取向方向试验报告中应注明试样的取向方向 6.4进行对比试验时,试样横截面形状、尺寸和跨距应相同,试样的取向方向应相同 6.5切取样坯和机加工试样时不应改变材料的力学性能抗弯强度(om)的测定 7.1试样的数量抗弯强度试样(6.1)一般不应少于5个 7.2试样尺寸测量取试样6.1靠近中间处测量其高度和宽度,测试3次,记录每次测试结果,同时计算并记录平均值 7.3试验温度试验应在室温10C~35C下进行 7.4跨距 7.4.1抗弯强度的测试采用矩形截面试样时,跨距(Ls)为14.5mm 7.4.2断裂韧度的测试采用单边切口梁试样时,跨距(S)为高度的4倍,即为40mtm.
GB/T31967.2一2015 7.5试验速率采用三点弯曲试验方法,加载采用位移控制由于脆性材料断裂之前变形量很小,宜用应力控制避免发生“过冲”现象) 抗弯强度测定时压头位移速率应控制在0.1mm/min~0.5mm/min范围内某个恒定值 7.6性能测定三点弯曲抗弯强度试验示意图见图1 将试样(6 对称地安放于弯曲试验装置(见图1)上,采用 6. y 合适的安全防护罩进行防护(5.3),对试样(6.1)连续施加弯曲力,直至试样断裂从试验机测力度盘上或从记录仪(5,1的力-位移曲线上记录最大弯曲力FM 说明试样; F -弯曲力施力滚柱 -试样长度; 3支承滚柱; Ls/2 -两支承点间距离的一半; 试样宽度试样高度图1三点弯曲抗弯强度试验示意图 7.7测定结果的计算与表述按式(1)计算稀土永磁材料的抗弯强度 3FL 2 式中: -稀土永磁材料的抗弯强度,单位为兆帕(MPa); dM F -最大弯曲力,单位为牛顿(N): L -跨距,单位为毫米(mm); -试样宽度,单位为毫米(mm); 试样高度,单位为毫米(mm) 7.8精密度 7.8.1重复性在重复性条件下获得的两次独立测试结果的测定值,在表4给出的平均值范围内,这两个测试结果
GB/T31967.2一2015 的绝对差值不超过重复性限(r),超过重复性限(r)的情况不超过5% 表4抗弯强度测试结果的重复性限抗弯强度/MPa 重复性限r/% 100一400 20 >400 28 注重复性限(r)为2.8xSr,Sr为重复性标准差 7.8.2允许差实验室之间测试结果的差值应不大于表5所列允许差表5抗弯强度实验室间测试结果的允许差抗弯强度/MPa 相对允许差/% 20 100400 400 28 断裂韧度(ke)的测定试样(6.2)的数量断裂韧度(KIc)试样(6.2)一般不应少于3个 8.2试样(6.2)尺寸测量取试样6.2靠近中间处测量其高度和宽度,测试3次,记录每次测试结果,同时计算并记录平均值 8.3试验温度试验应在室温10C35下进行 8.4试验速率采用三点弯曲试验方法,加载采用位移控制,断裂韧度(Ke)测定时压头位移速率应控制在 0.1mm/min 一0.2mm/min范围内某个恒定值 8.5性能测定断裂韧度(KIe)试验的示意图如图2所示将试样(6.2对称地安放于弯曲试验装置(5.2)上,采用合适的安全防护罩进行防护(5.3),对试样(6.2)连续施加弯曲力,直至试样断裂从试验机测力度盘上或从记录仪(5.1)的力-位移曲线上读取最大力Fm
GB/T31967.2一2015 切口说明 F -弯曲力; S/2 两支承点间距离的一半; 试样长度; 试样厚度; B W 试样高度图2单边切口梁断裂韧度试验示意图 8.6测定结果的计算与表述 8.6.1确定F，值稀土永磁材料的载荷-位移曲线为直线,即Fa=Fm,,Fm/Fa<1.10,则可按照式(2)计算Kq 若有特殊情况,测得的载荷-位移曲线为非线性,可参照标准GB/T4161一2007中(第10章)的有关规定执行 8.6.2计算K 值按式(2)计算K K =(F s)wi临式中 Ka Kc的条件值,单位为兆帕米1"(MPam'a); F 试样所能承受的最大力,单位为千牛顿(kN); S 跨距,单位为厘米(em); 试样的厚度,单位为厘米(em); B w 试样的高度,单位为厘米(em); 为试样的形状因子(见表6),其中a为裂纹长度(即切口深度),w为试样高度表6弯曲试样的形状因子 a/ze a/re" f(a/w f(a/w 0.450 2.29 0.455 2.32
GB/T31967.2一2015 表6(续 f(a/w a/w f(a/w a/7u 0.46o 2.35 0.510 2.75 0.465 2.39 0.515 2.79 0.470 2.43 0.520 2.84 0.475 2.46 0.525 2.89 0,480 2.50 0,.530 2.94 0,485 2.54 0,535 2.99 2.58 0.490 0.540 3.04 0.495 2.62 0.545 3.09 0.500 0.550 2.66 3.14 0.505 2.70 8.6.3K的有效性判断 =Ke;否则结果无效计算2.s(k.R),若该值等于或小于试样厚度目和裂纹长度a.则kKa Rp为规定的非比例延伸长度如不能给出Rp.时,取R似2=oM 8.7精密度 8.7.1重复性在重复性条件下获得的两次独立测试结果的测定值,在表7给出的平均值范围内,这两个测试结果的绝对差值不超过重复性限(r),超过重复性限(r)的情况不超过5% 表7断裂韧度K测试结果的重复性限断裂韧度/MPa”me 重复性限(r)/% 1一3 一A 10 注:重复性限(r)为2.8×Sr,S为重复性标准差 8.7.2允许差实验室之间分析结果的差值应不大于表8所列允许差表8断裂韧度K实验室间测试结果的允许差断裂韧度/MPanm" 相对允许差/% 1" 10
GB/T31967.2一2015 质量保证和控制每周用自制的控制标样(如有国家级或行业级标样时,应优先使用)校核一次本标准分析方法的有效性当过程失控时,应找出原因,纠正错误,重新进行校核

稀土永磁材料物理性能测试方法第2部分：抗弯强度和断裂韧度的测定GB/T31967.2-2015

稀土永磁材料由于其高性能、高可靠性等优点，被广泛应用于各种领域。为保证其使用效果，需要对其物理性能进行测试。本文将介绍稀土永磁材料抗弯强度和断裂韧度的测定方法。

抗弯强度的测定

抗弯强度是指在屈服点或极限状态下，单位截面积内的最大荷载值。以下是稀土永磁材料抗弯强度测定方法：

实验仪器

常用的实验仪器有万能试验机、直角坐标仪等。

实验步骤

1. 将待测试的稀土永磁材料样品加工成规定形状和尺寸，确保其表面光洁度符合要求。

2. 在实验室内部条件稳定的环境下，将样品放置在万能试验机上，进行预加载力。

3. 开始正式测试时，逐渐增加荷载，同时测量荷载和位移值，并记录相关数据。

4. 当荷载达到一定数值时，停止测试并记录材料的屈服点或极限状态下的最大荷载值。根据此值，计算出稀土永磁材料的抗弯强度。

测定结果

通过测量得到的抗弯强度值，可以了解稀土永磁材料的强度特性，以便于制造设计者选择合适的材料和加工工艺。

断裂韧度的测定

断裂韧度是指材料在断裂前吸收的能量，在材料设计和使用过程中具有重要意义。以下是稀土永磁材料断裂韧度的测定方法：

实验仪器

常用的实验仪器有万能试验机、冲击试验机等。

实验步骤

1. 将待测试的稀土永磁材料样品加工成规定形状和尺寸，确保其表面光洁度符合要求。

2. 在实验室内部条件稳定的环境下，将样品放置在万能试验机或冲击试验机中。

3. 开始正式测试时，逐渐增加荷载或力量，同时测量荷载和位移值，并记录相关数据。

4. 当样品发生断裂时，通过测量得到断裂前后的位移和荷载值，并计算出材料的断裂韧度。

测定结果

通过测量得到的断裂韧度值，可以评价稀土永磁材料对外界力量的抵抗能力，以便于制造设计者选择合适的材料和加工工艺。同时，也可以通过比较不同材料的断裂韧度值，为材料的选用提供参考。

总结

稀土永磁材料的抗弯强度和断裂韧度是评价其性能的重要参数之一，本文介绍了这两个参数的测定方法。在实际应用中，人们可以根据这些性能参数，选择合适的稀土永磁材料和相关加工工艺，以满足不同领域对其性能的需求。