GB/T 42655-2023：開(kāi)啟陶瓷基復(fù)合材料高溫壓縮性能新紀(jì)元
GB/T 42655-2023《連續(xù)纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料高溫壓縮性能試驗(yàn)方法》的制定有著重要的背景意義。隨著科技的不斷進(jìn)步，對(duì)高性能材料的需求日益增長(zhǎng)，尤其是在高溫環(huán)境下具有優(yōu)異性能的材料。連續(xù)纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料因其獨(dú)特的性能，在航空航天、能源等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，為了確保這些材料的質(zhì)量和可靠性，需要有一套科學(xué)、準(zhǔn)確的試驗(yàn)方法來(lái)評(píng)估其高溫壓縮性能。
該標(biāo)準(zhǔn)適用于單向、雙向和多向連續(xù)纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料沿一個(gè)主增強(qiáng)軸高溫壓縮性能的測(cè)定，同時(shí)也適用于雙向和多向連續(xù)纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料偏軸向高溫壓縮性能的測(cè)定。這一廣泛的適用范圍涵蓋了多種類(lèi)型的連續(xù)纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料，為材料性能評(píng)估提供了全面的指導(dǎo)。
標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容包括試驗(yàn)方法、設(shè)備要求、數(shù)據(jù)處理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在試驗(yàn)方法方面，明確了高溫環(huán)境下的試驗(yàn)條件和操作步驟，確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。設(shè)備要求方面，強(qiáng)調(diào)了需配備高精度的高溫試驗(yàn)機(jī)、溫度傳感器等設(shè)備，以保證試驗(yàn)條件穩(wěn)定可控。數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)則對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析和處理提出了具體要求，為材料性能的評(píng)估提供了科學(xué)依據(jù)。總之，GB/T 42655-2023 在材料性能評(píng)估中具有重要的地位和作用。
（一）試驗(yàn)設(shè)備與條件
在連續(xù)纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的高溫壓縮性能試驗(yàn)中，高溫環(huán)境的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。高精度的高溫試驗(yàn)機(jī)能夠模擬不同的高溫條件，確保試驗(yàn)在準(zhǔn)確的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。例如，某些復(fù)合材料高溫試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)加載速度可在 0.001mm/min - 600mm/min 任意設(shè)定，測(cè)試速度精度能達(dá)到示值的 ±1%。溫度傳感器則負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)溫度，確保溫度的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。其測(cè)溫精度可高達(dá) ±2℃，如復(fù)合材料高溫壓縮試驗(yàn)機(jī)配置的 FLWK0350 高溫環(huán)境試驗(yàn)箱裝置，為試驗(yàn)提供了可靠的溫度保障。這些設(shè)備的協(xié)同作用，使得試驗(yàn)條件穩(wěn)定可控，為準(zhǔn)確評(píng)估材料性能奠定了基礎(chǔ)。
（二）樣品要求
樣品形狀多樣，I 型樣品通常采用壓板對(duì)樣品加載試驗(yàn)，其推薦尺寸明確，校準(zhǔn)長(zhǎng)度、樣品長(zhǎng)度等都有具體的公差要求。II 型樣品有截面為方形和圓形兩種，為試驗(yàn)提供了更多選擇。III 型和 IV 型樣品采用夾具夾持加載試驗(yàn)，也有相應(yīng)的尺寸推薦。不同類(lèi)型的樣品適應(yīng)不同的試驗(yàn)需求，取決于材料基體和增強(qiáng)相的特性以及加載系統(tǒng)的類(lèi)型。
樣品代表性至關(guān)重要，樣品在標(biāo)距內(nèi)的部分應(yīng)代表材料結(jié)構(gòu)特性，確保試驗(yàn)結(jié)果的普遍適用性和可靠性。同時(shí)，有效樣品數(shù)量不少于 5 個(gè)，以保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。
（三）試驗(yàn)過(guò)程要點(diǎn)
加載過(guò)程中，為確保樣品不發(fā)生屈曲，可采用引伸計(jì)等裝置進(jìn)行驗(yàn)證。例如，在樣品兩側(cè)放置兩個(gè)引伸計(jì)，引伸計(jì)響應(yīng)的差異可表明是否存在屈曲。若在試驗(yàn)條件下無(wú)法放置兩個(gè)引伸計(jì)，則應(yīng)按照附錄 C 進(jìn)行驗(yàn)證。當(dāng)材料或樣品幾何形狀變化時(shí)，也應(yīng)驗(yàn)證是否發(fā)生屈曲，以保證試驗(yàn)的有效性。
溫度和加載速率等試驗(yàn)條件對(duì)結(jié)果影響顯著。合理設(shè)置加載速率應(yīng)使樣品在 60s 內(nèi)破壞，若待測(cè)材料在試驗(yàn)溫度下發(fā)生蠕變，需進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。在整個(gè)加熱期間施加預(yù)載，預(yù)加載荷不宜超過(guò)預(yù)期失效載荷的 5%，以防止準(zhǔn)直失效。
采用外徑千分尺準(zhǔn)確測(cè)量樣品中心和校準(zhǔn)長(zhǎng)度的兩端尺寸，計(jì)算 3 個(gè)位置的橫截面積并取算術(shù)平均值，確保樣品尺寸測(cè)量的準(zhǔn)確性，為后續(xù)的性能計(jì)算提供可靠數(shù)據(jù)。
（四）數(shù)據(jù)處理與分析
誤差控制是確保試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵，模量變化百分比不應(yīng)超過(guò) 5%。這一要求嚴(yán)格限制了試驗(yàn)結(jié)果的誤差范圍，提高了數(shù)據(jù)的可靠性。
注重?cái)?shù)據(jù)準(zhǔn)確性，采用高精度測(cè)量?jī)x器如熱電偶、高溫計(jì)等。熱電偶應(yīng)符合 GB/T 16839.1 的規(guī)定，若使用高溫計(jì)測(cè)溫，則高溫計(jì)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)應(yīng)附在試驗(yàn)報(bào)告中。這些儀器確保了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。
強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)校準(zhǔn)的重要性。要求使用符合 GB/T 21389 規(guī)定的帶表卡尺，分度值不大于 0.01mm，確保測(cè)量精度。同時(shí)，數(shù)據(jù)記錄器需記錄載荷與形變量關(guān)系曲線(xiàn)，為后續(xù)分析提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，確保溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性和可追溯性。
三、標(biāo)準(zhǔn)意義與影響
（一）技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)
連續(xù)纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料高溫壓縮性能試驗(yàn)方法的制定，為高溫結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。該標(biāo)準(zhǔn)為材料研發(fā)提供了科學(xué)、準(zhǔn)確的測(cè)試方法，使得研發(fā)人員能夠更好地了解材料在高溫環(huán)境下的性能表現(xiàn)，為材料的優(yōu)化和創(chuàng)新提供了有力支持。
例如，通過(guò)該標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，研發(fā)人員可以更加準(zhǔn)確地評(píng)估不同纖維增強(qiáng)方式、陶瓷基體組成以及制備工藝對(duì)材料高溫壓縮性能的影響，從而有針對(duì)性地進(jìn)行材料設(shè)計(jì)和改進(jìn)。標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)試驗(yàn)設(shè)備和條件的嚴(yán)格要求，也促使相關(guān)企業(yè)加大對(duì)研發(fā)設(shè)備的投入，推動(dòng)了高溫試驗(yàn)機(jī)、溫度傳感器等設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步。
此外，該標(biāo)準(zhǔn)還為材料研發(fā)提供了新的視角和驅(qū)動(dòng)力。通過(guò)對(duì)高溫壓縮性能的深入研究，研發(fā)人員可以探索新的材料體系和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足不同領(lǐng)域?qū)Ω邷亟Y(jié)構(gòu)材料的需求。例如，在航空航天領(lǐng)域，對(duì)高溫結(jié)構(gòu)材料的性能要求極高，該標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施將有助于研發(fā)出更輕、更強(qiáng)、更耐高溫的陶瓷基復(fù)合材料，提高飛行器的性能和安全性。
（二）國(guó)際交流合作
GB/T 42655-2023 借鑒了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO 14544-2013，并結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際情況進(jìn)行了修改和完善。這一舉措不僅使我國(guó)的連續(xù)纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料高溫壓縮性能試驗(yàn)方法與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌，提高了我國(guó)在該領(lǐng)域的國(guó)際話(huà)語(yǔ)權(quán)，也為我國(guó)復(fù)合材料產(chǎn)品進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)提供了便利。
與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌，意味著我國(guó)的復(fù)合材料產(chǎn)品在性能測(cè)試和質(zhì)量評(píng)估方面能夠得到國(guó)際認(rèn)可。這將有助于我國(guó)企業(yè)拓展國(guó)際市場(chǎng)，提高我國(guó)復(fù)合材料產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，通過(guò)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比和借鑒，我國(guó)還可以吸引國(guó)際先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)進(jìn)入國(guó)內(nèi)，促進(jìn)國(guó)內(nèi)復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
例如，我國(guó)企業(yè)可以學(xué)習(xí)國(guó)際先進(jìn)企業(yè)在材料研發(fā)、生產(chǎn)管理、質(zhì)量控制等方面的經(jīng)驗(yàn)，提高自身的技術(shù)水平和管理水平。此外，國(guó)際交流與合作還可以促進(jìn)國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)之間的合作與交流，共同推動(dòng)連續(xù)纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料高溫壓縮性能試驗(yàn)方法的不斷完善和發(fā)展。
（三）安全與規(guī)范
在高溫壓縮試驗(yàn)中，安全是至關(guān)重要的。GB/T 42655-2023 強(qiáng)調(diào)了高溫壓縮試驗(yàn)中的安全注意事項(xiàng)，為試驗(yàn)過(guò)程提供了安全規(guī)范。
防護(hù)眼鏡和面罩的使用是防止高溫飛濺物或蒸汽對(duì)眼睛和面部造成傷害的重要措施。在試驗(yàn)過(guò)程中，由于材料在高溫下可能會(huì)發(fā)生破裂、飛濺等情況，佩戴防護(hù)眼鏡和面罩可以有效地保護(hù)試驗(yàn)人員的眼睛和面部免受傷害。
防止意外啟動(dòng)也是確保試驗(yàn)安全的重要環(huán)節(jié)。在設(shè)備維護(hù)或調(diào)整時(shí)，必須確保設(shè)備已處于安全鎖定狀態(tài)，防止意外啟動(dòng)造成傷害。此外，還應(yīng)定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查和維護(hù)，確保設(shè)備的安全性能符合要求。
總之，GB/T 42655-2023 對(duì)高溫壓縮試驗(yàn)中的安全注意事項(xiàng)進(jìn)行了明確規(guī)定，為試驗(yàn)過(guò)程提供了安全保障。這不僅有助于保護(hù)試驗(yàn)人員的人身安全，也有助于確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。
掃一掃關(guān)注:檢卓測(cè)試
