GB/T 41739-2022 英文版(www.GB-GBT.cn): Test method for dimensional stability of metal matrix composites - Thermal-cold cycling method

GB/T 41739-2022: 金属基复合材料尺寸稳定性检测方法 冷热循环法

ICS 77.040.99

CCSY80

中华人民共和国国家标准

金属基复合材料尺寸稳定性检测方法

冷热循环法

国 家 市 场 监 督 管 理 总 局

国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布

前言

本文件按照GB/T 1.1-2020《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别专利的责任。

本文件由全国碳纤维标准化技术委员会(SAC/TC572)提出并归口。

本文件起草单位:哈尔滨工业大学、江苏省产品质量监督检验研究院。

本文件主要起草人:武高辉、张强、姜龙涛、陈国钦、乔菁、王燕、修子扬、芶华松、杨文澍、付琳琳。

金属基复合材料尺寸稳定性检测方法

冷热循环法

1 范围

本文件规定了应用冷热循环实时检测金属基复合材料尺寸稳定性的试验原理、样品、测试装置及测

试程序、试验结果,以及试验报告等。

本文件适用于铝基复合材料(冷热循环温度范围:20℃~150℃)、镁基复合材料(冷热循环温度范

围:20℃~150℃)、铁基复合材料(冷热循环温度范围:20℃~490℃)的尺寸稳定性的测定。

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,其最新版本(包括所有的修改单)适用于

本文件。

GB/T 4339 金属材料热膨胀特征参数的测定

JC/T 2250 熔融石英

3 试验原理

本文件采用单推杆或双推杆热膨胀仪,借助于同种稳定材质的石英示差组件,测量第一次循环前及

每次冷热循环后在20℃下金属基复合材料的长度变化(冷热循环共15次)。推杆将试样长度的变化传

输至传感器上,推杆的形状和尺寸应保证将载荷作用到试样上。

4 样品

4.1 样品切割加工

样品应在室温状态(15℃~25℃)下用机械方法切取。

4.2 形状与尺寸

样品长度应不小于20mm,不大于30mm,推荐样品长度为25mm。样品长度方向的横截面可以

是圆形、矩形或正方形,且应是等截面,截面面积可在10mm2~100mm2 之间,推荐直径(或外接圆直

径)为6mm。样品两端面应平行且与轴线垂直,平行度与垂直度应小于或等于0.02。推荐样品尺寸如

4.3 样品贮存

样品在测试前应在干燥器中放置不小于24h。

4.4 样品数量

每组样品数量应不少于3个。

5 测试装置及测试程序

5.1 测试装置

5.1.1 石英示差组件

石英示差组件要求如下:

a) 石英示差组件主要由高纯度熔融石英标样和推杆组成。

b) 石英示差组件应符合JC/T 2250的规定。

5.1.2 长度变化量测量装置

长度变化量测量装置要求如下:

a) 长度变化量测量范围为0mm~2.5mm,分辨力应不低于10-6mm;

b) 使用恒温水浴保持长度变化量测量装置温度稳定,温度变化不大于±0.5℃。

5.1.3 升降温装置

升降温装置要求如下:

a) 无论采用何种升温或降温方式,都应对温度进行控制;

b) 无论是升温装置还是降温装置,都应具有大于试样长度的均温区,均温区内最大的温度差不应

大于2℃;

c) 样品升降温速率为5℃/min。

5.1.4 测温装置

热电偶测温精度为±0.2℃。

5.1.5 控制系统

控制系统应能设置试验过程中的不同温度程序并能进行自动控制。控制系统应能对测试系统的保

护气流量进行实时检测。当不能满足测试系统的要求时,控制系统应能自动断电。

5.1.6 数据采集处理系统

数据采集处理系统应能全过程连续自动采集测试温度和长度变化量数据,并能进行数据分析计算、

绘图及修正。

5.2 装置校正

装置要经过校正,以后每半年复校一次。

采用高纯度熔融石英标样进行装置校正,装置校正使用的试验条件和程序应与检测试样时相同,例

如:温度历程、环境气氛等,所获得的长度变化量数据作为基线值,用于数据分析时修正实验结果。

5.3 测试程序

测试程序如下。

a) 开启热膨胀仪预热,时间不小于24h。

b) 将样品装入石英示差组件内,并与石英推杆处在同一轴线上,将热电偶的接点靠近样品中

点处。

c) 关闭炉体系统,抽真空至炉体气压小于1000Pa,通入高纯氦气至大于0.1MPa,循环3次。

d) 开启保护气。可用高纯氦气或高纯氮气(纯度不小于99.999%)进行保护,流量不小于

10mL/min。

e) 设置试验过程中的温度程序,启动位移传感器控制程序自动测量并采集数据。

f) 第一次循环前应保温,保温温度为20℃,保温时间为20min。

g) 冷热循环高温阶段保温0min~10min,推荐保温5min。

h) 每次循环后应保温,保温温度为20℃,保温时间为20min。

i) 试验完毕,保存测试结果。

6 试验结果

采用“单次冷热循环后样品应变量绝对值的平均值|Δ|”来表征材料的尺寸稳定性,如公式(1)、

公式(2)所示。同种材料测量不少于3个样品,将最终结果取平均值。

7 试验报告

试验报告一般包括下述内容:

a) 材料的名称、牌号、尺寸、状态、用途、生产单位;

b) 随炉样品应注明产品型号、产品名称、产品编号、产品图号和产品批次;

d) 试样的编号、取样方向、数量;

f) 使用仪器的型号及编号;

g) 试验结果及试验过程中的异常情况;

h) 满足被测材料特殊要求的附加信息;

i) 试验、校对与审批人签名。