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1、 ICS 81.060.30 CCS Q 32 团体标准 T/SCS 0000272023 陶瓷纤维复丝高温拉伸性能试验方法 Determination of the tensile properties of ceramic multifilament yarns at elevated temperature 2023-10-27 发布 2023-11-27 实施 上海市硅酸盐学会 发 布 T/SCS 0000272023 I 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识
2、别专利的责任。本文件由上海市硅酸盐学会提出并归口。本文件起草单位：中国科学院上海硅酸盐研究所、中广核研究院有限公司、中国航空制造技术研究院、上海榕融新材料科技有限公司、浙江金琨锆业有限公司。本文件主要起草人：王新刚、王小飞、薛佳祥、邱海鹏、闫继娜、刘洋、王铭、张冰玉、吴利翔、陈明伟、关克田、刘时剑、罗文东、林根连、江婷婷、范宇升、胡法卿、李蕾、高建华、蒋丹宇。本文件承诺首批执行单位：中国科学院上海硅酸盐研究所、中广核研究院有限公司、中国航空制造技术研究院、上海榕融新材料科技有限公司、浙江金琨锆业有限公司。T/SCS 0000272023 1 陶瓷纤维复丝高温拉伸性能试验方法 警示使用本文件的人
3、员应有正规实验室工作的实践经验。本文件并未指出所有可能的安全问题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。1 范围 本文件规定了陶瓷纤维复丝高温拉伸性能试验方法的术语和定义、原理、仪器和材料、样品、试验步骤、试验结果计算和试验报告。本文件适用于氧化物陶瓷纤维和非氧化物陶瓷纤维复丝高温拉伸强度、断裂伸长率、拉伸弹性模量、断裂能和断裂功的测定。其他纤维（如：碳纤维和玻璃纤维）复丝高温拉伸性能可参照使用本文件。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，
4、其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 3961 纤维增强塑料术语 GB/T 8170 数值修约规则与极限值的表示和判定 GB/T 16825.1 静力单轴试验机的检验 第一部分：拉力和（或）压力试验机测力系统的检验与校准 T/SCS 0000262023 陶瓷纤维密度和线密度的测定 3 术语和定义 GB/T 3961界定的以及下列术语和定义适用于本文件。复丝 multifilament yarn 也称为束丝，是长丝的一种，由多孔喷丝板纺出细丝或并合而成的有捻或无捻丝束。初始横截面积 initial cross-section area 纤维复丝在室温下的横截面积。复丝拉伸强度
5、multifilament tensile strength 载荷形变量曲线上，最大拉伸载荷与初始横截面积的比值。断裂能 energy of fracture 纤维复丝拉伸断裂过程中所需要的能量。注：断裂能可根据纤维拉伸载荷形变量曲线围成的面积计算得到。断裂功 work of fracture 纤维复丝拉伸断裂过程中单位面积所需的能量。注：断裂功可根据断裂能与初始横截面积的比值计算得到。4 原理 通过对陶瓷纤维复丝试样在高温下施加拉伸载荷至断裂，并记录拉伸载荷位移曲线或拉伸载荷形变量曲线，获得其最大拉伸载荷Ff，通过最大拉伸载荷Ff与初始横截面积Af来计算纤维复丝的拉伸T/SCS 000027
6、2023 2 强度t。根据纤维复丝拉伸载荷形变量曲线线性部分的斜率计算纤维复丝的拉伸弹性模量E，根据拉伸载荷形变量曲线围成的面积计算纤维复丝的断裂能，根据断裂能与初始横截面积的比值计算纤维复丝的断裂功。5 仪器和材料 拉伸试验机 采用静力单轴拉力试验机，能自动记录拉伸载荷形变量曲线。试验机的测力系统应按照GB/T 16825.1进行校准，其准确度应为0.5级，试验机的推荐量程为5 kN。光学引申计 光学引申计的测量范围至少为纤维复丝拉伸形变量的2倍及以上，其分辨力不大于1 m。夹具 与试验机相连时，样品受拉时应对中；夹具应适合于夹持纸质加强片样品，宜采用气压可调的气动夹具，通过调节气压大小夹紧
7、纤维复丝，夹紧过程中应避免夹具对复丝试样端头造成损伤。加热炉 加热炉应能够加热纤维复丝，并在拉伸性能测试过程中保持均匀且恒定的温度。加热炉应能够以至少为10/min的加热速率加热。在测试温度下的温度变化应不大于20。加热炉的气氛为空气气氛、惰性气氛或真空条件，加热炉的气氛应在试验报告中说明。胶粘剂 任何能将纤维复丝牢固粘在加强片上并不破坏纤维的胶水或强力胶，推荐采用环氧树脂胶或丙烯酸类强力胶。6 样品 样品制备 6.1.1 选取无起毛、断纱、异物等缺陷的陶瓷纤维复丝进行样品制备，应避免选取纱筒表层及纱筒端面处的纤维。6.1.2 用厚度为（0.1 0.3）mm 的纸质加强片粘结在样品两端（如图
8、1 所示），制备出标距长度的试样，推荐的标距为（550 0.5）mm。推荐采用复印纸做加强片，推荐用室温固化的环氧类或丙烯酸类胶粘剂粘贴加强片。样品数量 制备的待测试样数量应满足每组有效测试试样的数量应不少于10个。单位为毫米（mm）标引符号和序号说明：L0试样标距；1纤维复丝；2纸质加强片。图1 复丝试样粘结示意图 T/SCS 0000272023 3 7 试验步骤 复丝密度和线密度的测试 按T/SCS 0000262023规定的方法测试纤维复丝的密度和线密度。高温拉伸性能的测试 7.2.1 将试样与试验机加载轴线同轴，夹紧试样。7.2.2 设置加热炉加热速率，速率范围为（20 100）/m
9、in，设置加热气氛，启动加热炉，对样品加热至测试温度。7.2.3 设定试验机加载速率，推荐的速率范围为（5 30）mm/min，选择的加载速率宜保证试样在（3 30）s 内发生断裂。7.2.4 当加热炉测试温度稳定后，启动试验机至试样拉伸破坏，记录纤维拉伸载荷形变量曲线（如图 2 所示）和试样破坏形式。7.2.5 若试样在测试中出现以下任一情况，应予以判定无效：a)试样在加强片处拔出；b)试样破坏在夹具内或试样断裂处离夹紧处距离小于 10mm；c)试样在断裂点处于恒温区之外。7.2.6 重复 7.2.17.2.5 的操作，直至完成，一组试样中至少得到 10 个有效测试结果。图2 拉伸载荷（F）
10、形变量（L）曲线 8 结果计算 拉伸强度 t 复丝拉伸强度按公式（1）计算：t=(1)式中：t 拉伸强度，单位为兆帕（MPa）；Ff 纤维复丝最大拉伸载荷，单位为牛顿（N）；Af 纤维复丝的初始横截面积，单位为平方毫米（mm2），纤维复丝的初始横截面积按式（2）计算：=(2)式中：T/SCS 0000272023 4 Af 纤维复丝的初始横截面积，单位为平方毫米（mm2）；Tf 纤维复丝的线密度，单位为克每米（g/m）；f 纤维复丝的密度，单位为克每立方厘米（g/cm3）。复丝的拉伸强度按GB/T 8170的规定保留至整数位。断裂伸长率 纤维的拉伸形变量L可采用光学引申计测定，也可采用仪器标定
11、法根据试验机的载荷位移曲线计算。采用仪器标定法时，应采用比纤维复丝初始横截面积大约100倍的标定样品对载荷位移曲线进行标定，标定样品的材质为耐高温的陶瓷或金属，标距应与纤维复丝相同。纤维复丝的断裂伸长率由纤维的最大形变量和标距公式（3）计算：=0 100%(3)式中：f 断裂伸长率，（%）；Lf最大形变量，单位为毫米（mm）；L0纤维复丝标距，单位为毫米（mm）。拉伸弹性模量 E 拉伸弹性模量根据纤维复丝拉伸载荷形变量曲线线性部分的斜率计算按公式（4）计算：E=0 103 (4)式中：E拉伸弹性模量，单位为吉帕（GPa）；F 对应于拉伸载荷形变量曲线上线性部分的载荷增量（如图2所示），单位为牛
12、顿（N）；Af 纤维复丝的初始截面面积，单位为平方毫米（mm2）；L0 纤维复丝标距，单位为毫米（mm）；L 与拉伸载荷形变量曲线上线性部分载荷增量Ff相对应的形变量增量（如图2所示），单位为毫米（mm）。复丝的拉伸弹性模量按GB/T 8170的规定保留至整数位。断裂能与断裂功 纤维复丝的断裂能Wf按公式（5）计算：=103()=0 (5)式中：Wf断裂能，焦耳（J）；F(L)形变量为L的载荷，单位为毫米（mm）；Lmax最大形变量，单位为毫米（mm）。纤维复丝的断裂功按公式（6）计算：f=106 (6)式中：Wf断裂能，焦耳（J）；f 断裂功，单位为焦耳每平方米（J/m2）；Af 纤维复丝截面面积，单位为平方毫米（mm2）。9 试验报告 试验报告中应至少包括以下内容：a)测试机构的名称和地址；b)测试人员和测试日期 T/SCS 0000272023 5 c)测试环境的温度和相对湿度；d)依据的标准；e)被测纤维的信息（名称、制造商、规格和批号等）；f)试样标距；g)有效测试试样数量；h)试验温度、加热速率和加热炉气氛；i)拉伸试验的加载速率；j)试样拉伸强度及其平均值、标准偏差和离散系数；k)试样拉伸弹性模量及其平均值、标准偏差和离散系数；l)试样断裂能、断裂功及其平均值、标准偏差；m)测试过程中的特殊现象和变化等，可能影响结果的任何偏离。