(高清版)GBT 41641-2022 力學(xué)性能測(cè)量 REBCO帶材室溫拉伸試驗(yàn)方法

GB/T41641—2022/IEC61788-25:2018(IEC61788-25:2018,Superconductivity—Part25:Mec國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局 I Ⅱ 4原理 3 3 3 3 36試樣制備 36.1總則 36.2試樣的長(zhǎng)度 4 47試驗(yàn)條件 7.1試樣的夾持 47.2引伸計(jì)的安裝 7.3試驗(yàn)速度 47.4試驗(yàn) 4 48.1彈性模量(E) 4 5 5 6 6 6附錄A(資料性)第1章～第10章相關(guān)附加信息 7附錄B(資料性)彈性模量的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定 IGB/T41641—2022/IEC61788-25:20本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定本文件等同采用IEC61788-25:2018《超導(dǎo)電性第25部分：力學(xué)性能測(cè)量REBCO帶材室溫拉伸試驗(yàn)方法》 ⅡGB/T41641—2022/IEC61788-25:2018幾種類型的復(fù)合超導(dǎo)體現(xiàn)已商業(yè)化?；瘜W(xué)式為REBa?Cu?O,的稀土基氧化物超導(dǎo)體(SC)可用于合。這種實(shí)用超導(dǎo)帶材通常稱為REBCO涂層導(dǎo)體。涂層導(dǎo)體典型的結(jié)構(gòu)包括Ni-Cr-Mo基合金、1GB/T41641—2022/IEC61788-本文件描述了一種REBCO帶材室溫拉伸試驗(yàn)方法及其試驗(yàn)步驟。本文件所描述的試驗(yàn)方法適用本文件適用于測(cè)試橫截面積為0.12mm2~6.0mm2的矩形橫截面樣品(對(duì)應(yīng)寬度在2.0mm~ISO376金屬材料單軸試驗(yàn)機(jī)檢驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀的校準(zhǔn)(Metallicmaterials—Calibrationofforce-provinginstrumentsusedfortheverificationofuniaxialtestingmachines)ISO7500-1靜力單軸試驗(yàn)機(jī)的檢驗(yàn)第1部分：拉力和(或)壓力試驗(yàn)機(jī)測(cè)力系統(tǒng)的檢驗(yàn)與校準(zhǔn)(Verificationofstaticuniaxialtestingmachines—Part1:Tension/compressiVerificationandcalibrationoftheforce-measuringsystem)ISO9513金屬材料單軸試驗(yàn)用引伸計(jì)系統(tǒng)的標(biāo)定(Metallicmaterials—Calibrationofexten-someterssystemsusedinuniaxialte——IEC/RA2EuPEuP00A/%試驗(yàn)期間任一時(shí)刻的位移增量除以引伸計(jì)初始標(biāo)距之商。用引伸計(jì)測(cè)量試樣延伸時(shí)所使用引伸計(jì)起始標(biāo)距長(zhǎng)度。彈性模量modulusofelasticityE彈性形變范圍內(nèi)應(yīng)力-應(yīng)變曲線線性部分的斜率。見圖1。E0圖1典型的應(yīng)力-應(yīng)變曲線和彈性模量以及0.2%規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度的定義0.2%規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度0.2%proofstrength當(dāng)復(fù)合超導(dǎo)帶材塑性延伸率為0.2%時(shí)的應(yīng)力。見圖1a)。3GB/T41641—2022/IEC61788-25:20R。A.4原理本方法用拉力拉伸試樣，通常直至斷裂，測(cè)定第1章中限定的超導(dǎo)帶材的力學(xué)性能(彈性模量和0.2%規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度)。第1章～第10章的相關(guān)附加信息見附錄A。要求在5.2和5.3中規(guī)定。所采用拉伸試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)應(yīng)能提供恒定的橫梁位移速率。夾頭的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度應(yīng)與試樣相適引伸計(jì)的質(zhì)量應(yīng)不大于30g,以便不會(huì)影響復(fù)合超導(dǎo)帶材的力學(xué)性能。應(yīng)安裝配重以平衡引伸計(jì)4 (1) (2)7試驗(yàn)條件7.3試驗(yàn)速度7.4試驗(yàn)變和應(yīng)力，并應(yīng)在橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)圖中繪出(見圖1a)和圖1b)]。當(dāng)應(yīng)變達(dá)到0.1%～0.2%(由Au表式中：5由于卸載過程始于圖1中的Au點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)變值，同一個(gè)公式(3)可用于計(jì)算卸載的模量(Eu)和初始加載模量(E?)。建議在Au點(diǎn)開始測(cè)量卸載曲線，Au優(yōu)選約0.1%～0.2%。試驗(yàn)后，結(jié)果應(yīng)采用比值E?/Eu進(jìn)行校核。比值應(yīng)滿足公式(4)所給出的條件，其中△=0.2 (4)8.20.2%規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度(Rpo.2-o和Rpo?-o)復(fù)加載部分(見圖1)。著應(yīng)變軸平移0.2%(加載下的0.2%偏移線),與應(yīng)力一應(yīng)變曲線的交叉點(diǎn)處的應(yīng)力定義為初始加載下的0.2%規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度。卸載條件下的0.2%規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度Rpo.2-u應(yīng)確定如下：將卸載線的直線部分平移至加載下的每個(gè)0.2%規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度應(yīng)采用公式(5)計(jì)算： (5)i表示0或U。除非特殊約定，試驗(yàn)應(yīng)在285K～305K的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。使用的載荷傳感器在零到最大載荷之間的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度應(yīng)小于0.1%。引伸計(jì)應(yīng)變的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度宜小于0.5%。位移測(cè)量傳感N測(cè)試試樣數(shù)量4.6%、4.3%和4.1%。6GB/T41641—2022/IEC61788b)分類和/或標(biāo)識(shí)；b)0.2%規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度(Rpo.2-o和Rp?.2-u)。7GB/T41641—2022/IEC61788-(資料性)第1章~第10章相關(guān)附加信息A.1總則本文件是基于室溫軸向應(yīng)力-應(yīng)變的測(cè)試。雖然垂直于帶材表面方向(沿c軸)的力學(xué)特性在超導(dǎo)典型的先進(jìn)輕型雙引伸計(jì)如圖A.1和圖A.2所示。一種是輕型Siam雙聯(lián)式引伸計(jì)(見圖A.1),其一種是輕型雙引伸計(jì)(見圖A.2),其標(biāo)距為25.6mm(總質(zhì)量3g)。雙引伸計(jì)由兩個(gè)相同的單引伸8樣品樣品圖1顯示了REBCO超導(dǎo)帶材在室溫下拉伸試驗(yàn)結(jié)果。力學(xué)性能通常分為彈性變形和塑性變形兩9A.6拉伸斷裂條件第4章描述了用拉伸力使試件變形，通常直至斷裂的試驗(yàn)。然而，實(shí)際上難以使試樣發(fā)生有效形變至斷裂，因?yàn)闇?zhǔn)平行帶面形狀的試樣通常導(dǎo)致夾持?jǐn)嗔?。拉伸有效?yīng)變至斷裂不是強(qiáng)制性要求。A.7相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為了評(píng)定測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量，提出不確定度的概念作為獨(dú)立判斷的可靠依據(jù)(ISO/IECGuide98-3)。對(duì)于REBCO超導(dǎo)帶材，從7個(gè)研究組近期進(jìn)行的國(guó)際循環(huán)比對(duì)試驗(yàn)中收集了大量信息(Osamuraetal.,2014),4種商用REBCO超導(dǎo)帶材分別被編號(hào)為A~D作為測(cè)試試樣，結(jié)果如表A.1所示。超導(dǎo)帶材一般具有如下的結(jié)構(gòu)特征：在具有氧化物過渡層的基底上生長(zhǎng)的厚度為1μm~2.5μm的薄超導(dǎo)層；超導(dǎo)層表面用銀層保護(hù)；用厚度為40μm~100μm的金屬箔帶進(jìn)行雙面封裝。這些數(shù)據(jù)由相互獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室對(duì)每個(gè)試樣進(jìn)行5次重復(fù)測(cè)試得到。表A.1試驗(yàn)數(shù)據(jù)E?和Eo的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度(Xsu)和變異系數(shù)(X<cov>)%%%%ABCD如8.1中所述，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性驗(yàn)證，其中△=0.2。可用于后續(xù)分析的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的數(shù)量列于表A.1中。例如，對(duì)于超導(dǎo)帶C和D,所有數(shù)據(jù)(N=35)都為有效數(shù)據(jù)，但對(duì)于超導(dǎo)帶A和B,其中各有三個(gè)數(shù)據(jù)無效。計(jì)算結(jié)果列于表A.1中。此外，RSU值與變異系數(shù)(X<cov>)的關(guān)系由公式(A.4)給出：采用相同的方法，可以獲得0.2%規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)信息，見表A.2。N%%%%ABCD(資料性)B.1模型方程E——彈性模量；So——試樣的初始橫截面積；使用裝有載荷傳感器的動(dòng)態(tài)力測(cè)量系統(tǒng)獲得應(yīng)力值(Osamuraetal,2010)。以恒定的應(yīng)變速率dA/dt下拉試樣，并通過電路測(cè)量載荷傳感器的輸出時(shí)刻記錄應(yīng)力。原則上，使用校正因子來校準(zhǔn)測(cè)以百分?jǐn)?shù)(%)形式表達(dá)的△A由公式(B.3)確定：B.2.2應(yīng)力測(cè)量B.2.2.1標(biāo)準(zhǔn)重量(P?)的不確定度為了校核1000N的載荷傳感器，采用標(biāo)準(zhǔn)重量Po=5000.05%,其B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：GB/T41641—2022/IN,Lc=25mm,△L=12.5×10-N進(jìn)行測(cè)試。因其出廠精確度保證在B.2.2.2標(biāo)準(zhǔn)重量的靜態(tài)測(cè)量(V?)載荷傳感器對(duì)于1000N的載荷輸出電壓為5.0V,且精度為0.25%。對(duì)于500N的載荷，輸出電B.2.2.3試樣施加力的動(dòng)態(tài)測(cè)量(V)uv=√u3+u32+u3s=1.70×10-3(V)……(BB.2.3尺寸測(cè)量B.2.3.1帶材厚度測(cè)量(t)的不確定度千分尺的熱膨脹系數(shù)為20×10-?K-1,且假定測(cè)量溫度之間的最大差值為20K。因此對(duì)于0.1mm厚度測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：則厚度測(cè)量合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u?=√u2i+u22=5.77×10-?(mm)…………(BB.2.3.2帶材寬度測(cè)量(w)的不確定度游標(biāo)卡尺的熱膨脹系數(shù)為20×10-?K-1,且假定測(cè)量溫度之間的最大差值為20K。因此對(duì)于4.1mm寬度的測(cè)量不確定度為：則寬度測(cè)量合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：um=√u}+u32=1.44×102(mm)…………(BB.2.4應(yīng)變測(cè)量引伸計(jì)的熱膨脹系數(shù)為15×10-?K-1,且假定測(cè)量溫度之間的最大差值為20K。因此對(duì)于0.0125mm的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：標(biāo)距為25mm的引伸計(jì)通過3×10-?s-1的應(yīng)變速率暫時(shí)伸長(zhǎng)。由于采樣時(shí)間為0.06s,標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：則伸長(zhǎng)量的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：ua=√u2+u2?+u3s=1.42×10-'(mm)…B.2.5標(biāo)距測(cè)量(Lc)的不確定度采用最小刻度為50μm的游標(biāo)卡尺進(jìn)行標(biāo)距測(cè)量。則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：游標(biāo)卡尺的熱膨脹系數(shù)為20×10-?K-1,且假定測(cè)量溫度之間的最大差值為20K。因此對(duì)于u_c=√u}i+ui2=1.46×10-2(mm)…………(B總之，使用表B.1的數(shù)據(jù)對(duì)公式(B.6)給出的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果在表B.2中給出，表B.1公式(B.6)中實(shí)驗(yàn)變量的不確定度因子“x,%Vo=2.5VV=0.143V厚度寬度E%%B.3重要的實(shí)驗(yàn)因素B.3.1初始應(yīng)變速率(Osamuraetal.,2014)%%B.3.2厚度測(cè)量(Osamuraetal.,2014)較大，并且焊接或電鍍導(dǎo)致帶材表面變得粗糙引起厚度不均勻。使用千分尺時(shí)由于儀器誤差導(dǎo)致的B對(duì)實(shí)驗(yàn)超導(dǎo)帶的編號(hào)[Osamuraetal.,2014]。所有帶材實(shí)際測(cè)得的RSU值都比B類不確定度值大兩[1]ISO6892-1Metallicmat[2]ISO/IECGuide98-3Uncertaintyofmeasurement—Part3:Gcertaintyinmeasuremen[3]IEC60050-815:2015InternationalElectrotechnicalVocabulary—Part8tivity(availableat/)[4]IEC61788-6:2011Superconductivity—Part6:Mechanical