热防护材料高温拉伸性能测试方法DB4210／T 59-2023.pdf

I C S 8 1.0 8 0Q 4 0DB 4210荆 州 市 地 方 标 准D B 4 2 1 0/T 5 9 2 0 2 3热 防 护 材 料 高 温 拉 伸 性 能 测 试 方 法T e s t m e t h o d f o r t e n s i l e p r o p e r t i e s a t e l e v a t e d t e m p e r a t u r e o f t h e r m a l p r o t e c t i v em a t e r i a l s2 0 2 3-1 1-1 3 发 布 2 0 2 3-1 2-0 1 实 施荆 州 市 市 场 监 督 管 理 局发 布D B 4 2 1 0/T 5 9 2 0 2 3I目 次前 言.I I I1 范 围.12 规 范 性 引 用 文 件.13 术 语 和 定 义.14 试 验 原 理.25 试 验 设 备.26 试 验 条 件.37 试 样.48 试 验 步 骤.49 试 验 结 果.51 0 试 验 报 告.6附 录 A（规 范 性）表 面 测 温 传 感 器 的 粘 贴.8D B 4 2 1 0/T 5 9 2 0 2 3I I前 言本 文 件 按 照 G B/T 1.1-2 0 2 0 标 准 化 工 作 导 则 第 1 部 分：标 准 化 文 件 结 构 和 起 草 规 则 的 规 定 起草。本 文 件 由 湖 北 菲 利 华 石 英 玻 璃 股 份 有 限 公 司 提 出。本 文 件 由 荆 州 市 经 济 与 信 息 化 局 归 口。本 文 件 起 草 单 位：湖 北 菲 利 华 石 英 玻 璃 股 份 有 限 公 司、湖 北 省 产 品 质 量 监 督 检 验 研 究 院 荆 州 分 院。本 文 件 主 要 起 草 人：赵 金 峰、袁 涛、张 天 福、马 宜 华、廖 乐 峰、张 志 斌、樊 蓓 蓓、关 蓓 蓓。本 文 件 于 2 0 2 3 年 1 1 月 首 次 发 布。D B 4 2 1 0/T 5 9 2 0 2 31热 防 护 材 料 高 温 拉 伸 性 能 测 试 方 法1 范 围本 文 件 规 定 了 热 防 护 材 料 高 温 拉 伸 性 能 测 试 方 法 的 术 语 和 定 义、实 验 原 理、试 验 设 备、试 验 条 件、试 样、实 验 步 骤、试 验 结 果 和 试 验 报 告。本 文 件 适 用 于 将 树 脂 基、陶 瓷 基 等 类 型 热 防 护 材 料 单 面 热 载 荷 按 历 程 加 载 后，测 定 其 拉 伸 强 度、断裂 伸 长 率、弹 性 模 量、线 膨 胀 系 数，其 他 类 材 料（如 金 属 材 料、混 合 材 料、层 合 材 料 等）可 以 参 照 使 用。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。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。G B/T 1 4 4 6 纤 维 增 强 塑 料 性 能 试 验 方 法 总 则3 术 语 和 定 义3.1热 防 护 材 料 t h e r m a l p r o t e c t i o n m a t e r i a l用 于 制 造 热 防 护 结 构，能 抵 御 单 侧 高 热 流 并 阻 抗 能 量 传 递 的 材 料。3.2高 温 拉 伸 强 度 t e n s i l e s t r e n g t h a t h i g h t e m p e r a t u r e高 温 拉 伸 过 程 中，断 裂 之 前 试 件 所 承 受 的 最 大 载 荷 与 初 始 横 截 面 积 之 比。3.3弹 性 模 量 y o u n g s m o d u l u s高 温 拉 伸 过 程 中，根 据 初 始 线 性 段 测 得 的 数 据，按 本 文 件 中 规 定 的 计 算 方 式 得 到 的 模 量。3.4断 裂 伸 长 率 e l o n g a t i o n a t b r e a k高 温 拉 伸 过 程 中，在 载 荷 作 用 下，试 件 断 裂 时 产 生 的 伸 长 量 相 对 于 试 件 有 效 长 度 的 比 值。3.5线 膨 胀 系 数 c o e f f i c i e n t o f l i n e a r e x p a n s i o nD B 4 2 1 0/T 5 9 2 0 2 32高 温 拉 伸 过 程 中，根 据 初 始 线 性 段 测 得 的 数 据，按 照 本 文 件 中 规 定 的 计 算 方 式 得 到 的 试 件 长 度 方 向的 膨 胀 系 数。4 试 验 原 理在 试 件 受 热 面 一 侧 加 载 热 载 荷，在 指 定 时 刻 拉 伸 加 载 至 破 坏，实 时 记 录 整 个 过 程 中 施 加 在 试 件 上 的载 荷 和 试 件 的 伸 长 量，以 及 试 件 正 反 面 的 温 度，通 过 指 定 方 法 进 行 计 算 得 出 试 件 的 高 温 拉 伸 强 度、弹 性模 量、断 裂 伸 长 率、线 膨 胀 系 数 等。5 试 验 设 备5.1 试 验 机5.1.1 参 考 G B/T 1 4 4 7 中 的 规 定，试 验 机 需 要 具 备 存 储 和 输 出 测 试 时 间-载 荷-位 移 历 程 的 功 能，时 间历 程 记 录 和 试 验 机 的 拉 伸 动 作 可 以 独 立 设 置 起 始 点。5.1.2 拉 伸 试 验 机 在-1 0 8 0 范 围 内 能 够 正 常 工 作。5.2 加 热 设 备加 热 设 备 由 发 热 单 元（常 用 石 英 灯）、供 电 电 极 和 隔 热 部 件 等 构 成，通 过 伺 服 供 电 设 备 驱 动 发 热 单元 对 试 件 单 侧 进 行 加 热，装 置 不 限 定 具 体 形 式，但 需 具 备 良 好 的 隔 热 功 能，在 进 行 热 载 荷 加 载 时 能 够 稳定 工 作。发 热 单 元 发 热 范 围 在 拉 伸 方 向 需 覆 盖 试 件 的 有 效 长 度，在 拉 伸 法 向 需 超 过 试 件 有 效 段 边 缘 5 0 m m，发 热 单 元 表 面 距 离 试 件 的 推 荐 距 离 为 5 0 1 5 0 m m，如 图 1 所 示。注：图示单位为m m。图 1 加 热 设 备 示 意 图D B 4 2 1 0/T 5 9 2 0 2 335.3 测 量 设 备5.3.1 热 环 境 测 量 设 备 用 于 测 量 本 文 件 里 的 温 度、热 流 随 时 间 变 化 的 数 据，要 求 能 够 连 续 记 录 从 开 始加 热 到 试 件 拉 伸 断 裂 之 前 的 温 度 或 者 热 流 历 程。温 度 测 量 数 据 精 确 到 0.1，热 流 测 量 数 据 精 确 到0.1 k W/，记 录 频 率 不 低 于 1 0 H z。对 于 同 一 个 试 验，可 只 对 温 度 或 者 热 流 其 中 的 一 项 数 据 进 行 记 录。5.3.2 拉 伸 性 能 测 量 设 备 用 于 测 量 力、夹 具 位 移 随 时 间 变 化 的 数 据，由 于 材 料 烧 蚀 后 强 度 明 显 降 低，可 以 认 为 在 高 温 拉 伸 试 验 中，夹 具 与 试 件 之 间 不 存 在 滑 移，因 此 可 以 将 夹 具 位 移 量 等 效 于 试 件 有 效 段 伸长 量。5.3.3 测 量 设 备 另 外 包 含 对 试 件 前 后 的 重 量、外 形 参 数 进 行 测 量 的 量 具 和 设 备，其 重 量 测 量 精 度 优 于0.1 g，形 状 测 量 精 度 优 于 0.1 m m。5.4 隔 热 工 装隔 热 工 装 能 对 正 面 热 流 进 行 有 效 遮 挡，且 可 以 保 持 试 件 受 热 面 能 与 隔 热 工 装 在 受 热 侧 基 本 处 于 同 一平 面，工 装 与 试 件 接 触 部 分 需 保 留 一 定 的 间 隙 用 于 柔 性 隔 热 材 料（如 硅 酸 铝 隔 热 毡 等）的 填 充，以 减 少试 件 边 缘 漏 热，并 减 少 试 件 边 缘 与 工 装 之 间 的 换 热。5.5 夹 具参 试 夹 具 在 夹 持 试 件 时，需 要 一 定 的 耐 热 能 力，确 保 在 受 热 时 不 发 生 明 显 的 膨 胀、变 形。6 试 验 条 件6.1 材 料 限 定本 文 件 适 用 于 固 体 板 状 材 料，且 要 求 材 料 在 提 供 的 热 考 核 条 件 下 能 够 保 持 尺 寸 稳 定，不 发 生 结 构 破坏。6.2 环 境 条 件测 试 在 室 温 环 境 下 进 行。6.3 热 载 条 件试 验 前 需 指 定 测 试 的 热 载 条 件，热 载 条 件 应 满 足 如 下 两 种 形 式 之 一：a)温 度 条 件：按 温 度-时 间 提 供 历 程 数 据，温 度 单 位 为 摄 氏 度（），时 间 单 位 为 秒（s）；b)热 流 条 件：按 照 热 流-时 间 提 供 历 程 数 据，热 流 单 位 为 k W/，时 间 单 位 为 秒（s）。6.4 拉 伸 条 件试 验 按 照 恒 定 速 度 的 控 制 方 式 进 行 拉 伸，速 度 范 围 为 2 m m/m i n 5 m m/m i n。加 载 速 度 根 据 试 件 自 身 拉伸 至 断 裂 的 特 性 来 选 择，建 议 选 取 的 拉 伸 速 度 可 以 使 得 试 件 从 开 始 拉 伸 到 断 裂 的 时 间 在 1 0 s 3 0 s 之 间。对 于 在 速 度 选 取 范 围 内，断 裂 时 间 始 终 小 于 1 0 s 的 试 件，拉 伸 速 度 固 定 为 2 m m/m i n；断 裂 时 间 始 终 大 于 3 0 s的 试 件，拉 伸 速 度 固 定 为 5 m m/m i n。6.5 试 验 工 况以 被 评 估 时 刻 与 热 载 荷 历 程 的 时 间 关 系 进 行 定 义，并 在 测 试 前 按 照 如 下 形 式 之 一 进 行 指 定:a)终 秒 工 况：在 热 载 历 程 加 载 结 束 时 开 始 进 行 拉 伸 加 载 测 试 的 工 况；b)最 高 温 工 况：在 热 载 历 程 的 最 高 温 时 刻 开 始 进 行 拉 伸 加 载 测 试 的 工 况；D B 4 2 1 0/T 5 9 2 0 2 34c)指 定 时 刻 工 况：在 热 载 历 程 的 指 定 时 开 始 进 行 拉 伸 加 载 测 试 的 工 况。7 试 样7.1 试 样 数 量测 试 试 样 每 组 不 少 于 3 个 有 效 样，仲 裁 试 样 每 组 不 少 于 5 个 有 效 样，对 于 相 同 热 载 荷 工 况 的 多 组 试 件，应 额 外 提 供 一 个 同 材 质 的 调 试 件。7.2 试 样 形 状 与 尺 寸除 另 有 规 定 外，测 定 材 料 高 温 拉 伸 性 能 用 试 件 的 形 状 及 尺 寸 如 图 2 所 示，其 试 件 有 效 厚 度 为 1 m m 3 0 m m，试 件 允 许 厚 度 偏 差 0.5 m m。大 于 此 厚 度 的 试 件，只 要 能 被 试 验 机 有 效 夹 持 并 获 取 到 对 应 数 值，均 可 认 为 符 合 此 文 件 的 测 试 范 围。注：图示单位为m m。图 2 试 件 尺 寸 与 规 格7.3 试 验 外 观试 件 应 均 匀、平 直、无 缺 陷。7.4 试 样 制 备试 件 在 按 照 7.1 7.3 提 供 以 外，试 验 开 始 前 还 应 按 照 附 录 A 的 方 法 进 行 制 备。8 试 验 步 骤8.1 样 品 检 查按 照 G B/T 1 4 4 6 的 规 定 进 行。8.2 试 样 状 态 调 节 和 记 录8.2.1 按 照 附 录 A 的 方 法 制 样 前，试 件 在 室 温 环 境 下 至 少 放 置 6 h。8.2.2 按 照 附 录 A 的 方 法 制 样 后，试 验 在 室 温 环 境 下 至 少 放 置 6 h。8.2.3 特 殊 状 态 调 节 按 照 需 要 而 定。8.2.4 按 照 前 述 方 法 调 节 后，用 游 标 卡 尺 记 录 试 件 有 效 段 的 宽 度 和 厚 度。8.2.5 对 测 试 前 的 试 件 进 行 编 号 确 认，必 要 时 进 行 拍 照 记 录。D B 4 2 1 0/T 5 9 2 0 2 358.3 试 验 状 态 调 节8.3.1 按 照 6.3 提 供 的 条 件 进 行 加 热 系 统 的 参 数 设 定。8.3.2 按 照 6.4 的 规 定 对 拉 伸 设 备 进 行 参 数 设 定。8.3.3 使 用 调 试 件 对 6.3 提 供 的 热 条 件 进 行 调 试，检 查 设 定 热 条 件 和 热 条 件 反 馈 值 的 符 合 性，并 调 节加 热 系 统 参 数，使 得 加 热 系 统 处 于 正 常 的 工 作 状 态。8.3.4 按 照 6.4 的 规 定 对 试 件 施 加 载 荷，检 查 并 调 整 试 件 及 相 关 设 备，使 得 系 统 处 于 正 常 的 工 作 状 态。8.4 测 试8.4.1 试 件 装 入 试 验 机 的 夹 头，要 求 试 件 轴 线 与 拉 伸 动 作 轴 线 平 行 并 对 中。8.4.2 启 动 数 据 记 录，并 启 动 加 热 系 统，对 试 件 受 热 面 施 加 热 载 荷。8.4.3 按 照 6.5 的 规 定，在 指 定 时 刻 对 试 件 施 加 载 荷，测 试 试 件 直 至 破 坏，记 录 整 个 拉 伸 过 程 的 位 移-载 荷 历 程、破 坏 载 荷（或 最 大 载 荷），以 及 试 件 的 破 坏 形 式、破 坏 时 间、位 移 等 数 据。8.4.4 按 照 8.2.4 8.2.5 的 状 态 对 测 试 后 的 试 件 进 行 测 试 后 的 状 态 记 录。8.5 破 坏 形 式 判 定若 试 件 出 现 以 下 情 况 应 予 以 作 废：a)试 件 破 坏 在 明 显 的 内 部 缺 陷 处；b)试 件 破 坏 在 夹 具 内；c)试 件 断 裂 处 距 离 试 件 夹 具 钳 口 小 于 2 0 m m（有 特 殊 规 定 的 除 外）。8.6 数 据 有 效 性 判 定符 合 8.5 的 要 求 并 满 足 如 下 原 则 即 判 定 数 据 有 效：a)顺 利 完 成 了 热 载 荷 加 载 和 拉 伸 破 坏；b)取 得 了 拉 伸 载 荷、试 件 伸 长 量、试 件 尺 寸 以 及 正 反 面 温 度 的 有 效 数 据；c)推 荐 的 高 温 拉 伸 强 度、弹 性 模 量 数 据 偏 差 小 于 3 0%，线 膨 胀 系 数 及 伸 长 率 数 据 偏 差 小 于 5 0%，特 殊 情 况 可 根 据 材 料 类 型 和 试 验 工 况 另 行 判 定。9 试 验 结 果9.1 高 温 拉 伸 强 度高 温 拉 伸 强 度 按 照 式（1）计 算：SFb.(1)式 中：b 高 温 拉 伸 强 度，单 位 为 兆 帕（M p a）；F 破 坏 载 荷，单 位 为 牛 顿（N）；S 试 件 有 效 长 度 内 的 最 小 横 截 面 积，单 位 为 平 方 毫 米（m m2）。9.2 断 裂 伸 长 率断 裂 伸 长 率 按 照 式（2）计 算：%100 LLb.(2)D B 4 2 1 0/T 5 9 2 0 2 36式 中：b 断 裂 伸 长 率,单 位 为 百 分 比（%）；L 试 件 有 效 长 度，单 位 为 毫 米（m m）；L 拉 力 位 移 曲 线 线 性 段 位 移 的 变 化 量，单 位 为 毫 米（m m）。9.3 弹 性 模 量弹 性 模 量 按 照 式（3）计 算：L SL FE.(3)式 中：E 弹 性 模 量，单 位 为 吉 帕（G p a）；F 拉 力 位 移 曲 线 线 性 段 拉 力 的 变 化 量，单 位 为 牛 顿（N）；L 试 件 有 效 长 度，单 位 为 毫 米（m m）；S 试 件 有 效 长 度 内 的 最 小 横 截 面 积，单 位 为 平 方 毫 米（m m2）；L 拉 力 位 移 曲 线 线 性 段 位 移 的 变 化 量，单 位 为 毫 米（m m）。9.4 线 膨 胀 系 数线 膨 胀 系 数 按 照 式（4）、（5）计 算：T E SFc.(2)0 1T T T.(3)式 中：线 膨 胀 系 数，一 般 以 1 0-6-1为 单 位；Fc 加 载 初 始 时 刻 的 支 反 力，即 开 始 拉 伸 时 刻 试 件 对 夹 具 的 反 作 用 力，取 开 始 拉 伸 时 刻 力 值 传 感器 测 量 值 的 相 反 数 为 支 反 力 值，单 位 为 牛 顿（N）；E 弹 性 模 量，单 位 为 吉 帕（G p a）；S 试 件 有 效 长 度 内 的 最 小 横 截 面 积，单 位 为 平 方 毫 米（m m2）；T 开 始 拉 伸 时 刻 材 料 表 面 算 数 平 均 温 度 与 热 载 条 件 加 载 初 始 时 刻 材 料 表 面 算 数 平 均 温 度 差 值的 绝 对 值，单 位 为 摄 氏 度（）；T1 开 始 拉 伸 时 刻 的 材 料 表 面 有 效 温 度 的 算 数 平 均 值，单 位 为 摄 氏 度（）；T0 热 载 荷 加 载 初 始 时 刻 材 料 表 面 的 有 效 温 度 测 量 值 的 算 数 平 均 值,如 各 点 温 度 相 差 较 小，也 可取 单 点 温 度 值，单 位 为 摄 氏 度（）。9.5 算 数 平 均 值、标 准 误 差 和 离 散 系 数按 照 G B/T 1 4 4 6 规 定 的 方 法 进 行。1 0 试 验 报 告试 验 报 告 应 至 少 包 含 以 下 各 项 内 容:a)生 产 单 位 名 称，类 型 或 编 号；b)试 验 方 法 或 者 标 准；D B 4 2 1 0/T 5 9 2 0 2 37c)传 感 器 粘 贴 位 置 说 明；d)试 验 热 载 条 件；e)试 验 结 果，包 含 高 温 拉 伸 强 度、断 裂 伸 长 率 等 性 能，其 他 结 果 根 据 实 际 需 求 提 供；f)试 验 地 点、日 期 及 其 他 需 要 说 明 的 情 况。D B 4 2 1 0/T 5 9 2 0 2 38A A附 录 A（规 范 性）表 面 测 温 传 感 器 的 粘 贴A.1 表 面 测 温 传 感 器 的 布 置A.1.1 试 验 温 度 测 量 采 用 K 型 热 电 偶，在 试 验 前 进 行 热 电 偶 的 焊 接 和 准 备。A.1.2 按 照 图 A.1 的 位 置，对 传 感 器 粘 接 点 表 面 进 行 轻 度 打 磨，要 求 打 磨 深 度 0.5 m m，打 磨 后 试 件 表面 没 有 新 增 裂 纹 或 其 他 可 见 缺 陷。A.1.3 使 用 胶 带 粘 接 线 路 非 测 量 部 分 的 方 式 对 进 行 传 感 器 布 置，热 载 荷 加 载 面 热 电 偶 按 照 图 A.1 方 式 布置 1 个 以 上 传 感 器，非 加 载 面 按 照 图 A.1 方 式 2 布 置 1 个 以 上 传 感 器。传 感 器 位 置 和 数 量 需 要 调 整 时 可 按 照其 他 方 式 进 行 传 感 器 布 置，但 是 需 要 在 测 试 结 果 中 进 行 说 明。A.1.4 布 置 好 传 感 器 后，使 用 耐 高 温 导 热 粘 接 剂（推 荐 使 用 陶 瓷 胶）对 传 感 器 测 点 进 行 涂 覆，涂 覆 后按 照 粘 接 剂 使 用 方 式 进 行 粘 接 剂 固 化，固 化 温 度 控 制 在 8 0 以 内。A.1.5 检 查 试 件 粘 接 状 态，要 求 粘 接 剂 固 化 后 胶 层 厚 度 1 m m，粘 接 点 胶 层 平 面 面 积 不 大 于 2 c m2，对 于不 合 格 的 粘 接 点，去 掉 粘 接 剂 并 按 照 附 录 A.1.2 规 定 的 方 式 打 磨 表 面 后，重 新 进 行 传 感 器 布 置 和 粘 接。注：图示单位为m m。图 A.1 传 感 器 布 置 方 式_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _