CSTM-天平壓伸法測試單根纖維拉伸性能-試驗驗證報告

《天平壓伸法測試單根纖維拉伸性能》團體標準試驗驗證報告（報批稿）標準起草工作組2021年07月

為了對新制定的標準進行試驗方法驗證，項目組進行了全面地試驗驗證工作，對該測試方法的適用性，相同條件下同種材料的穩(wěn)定性、技術(shù)要素選擇、多種材料的普適性等方面進行了單絲纖維彈性模量和拉伸強度測試的實驗室內(nèi)部比對以及實驗室之間比對。實驗室內(nèi)部比對驗證了方法的重復性，結(jié)果重現(xiàn)性好，實驗室之間的比對驗證了方法的可操作性，說明該方法原理簡單、準確可靠、具備實際操作性。試驗中驗證所用樣品由某科研院所提供，有金屬纖維、碳化硅纖維以及生物纖維等。驗證本技術(shù)適用性：采用本標準測試方法對不同類型材料進行測試。試驗一試驗樣品：鉑銥絲試驗結(jié)果：試樣的寬度為0.077mm，厚度為0.0077mm，以大約5g的載荷遞增加載，并記錄相應(yīng)的尺寸。表1.1鉑銥絲彈性模量測試數(shù)據(jù)P(g)A(mm2)L(mm)dS(Mpa)DL(mm)strainE(GPa)5.180.00059135754.885.840.02000.000364964235.210.370.00059135754.8171.850.04330.000790146217.515.660.00059135754.8259.520.07030.001283212202.221.260.00059135754.8352.320.08720.001591241221.425.850.00059135754.8428.390.11360.002072993206.730.340.00059135754.8502.800.12450.002271898221.333.480.00059135754.8554.83-斷裂-平均值217.4計算得到鉑銥絲的彈性模量為217.4GPa。拉伸強度為554.83MPa。試驗二試驗樣品：生物纖維試驗結(jié)果：試樣截面直徑30μm，橫截面積為0.00070686mm2，以大約5g的載荷遞增加載，并記錄相應(yīng)的尺寸。表1.2生物纖維彈性模量測試數(shù)據(jù)P(g)A(mm2)L(mm)dS(MPa)DL(mm)strainE(GPa)5.360.000706865074.310.96530.019313.8510.050.0007068650139.331.92560.038513.6214.900.0007068650206.582.78940.055793.7020.230.0007068650280.473.59880.071983.9024.930.0007068650345.634.50920.090183.8326.350.0007068650365.32-斷裂-平均值3.78計算得到生物纖維的彈性模量為3.78GPa，拉伸強度為365.32MPa。試驗三試驗樣品：碳化硅纖維試驗結(jié)果：試樣截面直徑7μm，橫截面積為0.00003848mm2，以大約4g的載荷遞增加載，并記錄相應(yīng)的尺寸。表1.3碳化硅纖維彈性模量測試數(shù)據(jù)P(g)A(mm2)L(mm)dS(MPa)DL(mm)strainE(GPa)4.250.00003848801082.250.20790.002599416.49.680.00003848802464.990.46590.005824423.213.890.00003848803537.060.70090.008761403.719.850.00003848805054.770.98890.012362408.924.620.00003848806269.441.31330.016416381.9平均值406.8計算得到碳化硅纖維的彈性模量為406.8GPa。驗證測試方法的穩(wěn)定性、技術(shù)要素選擇為了對新制定的標準進行試驗方法驗證，項目組進行了試驗驗證工作，對相同條件下同種材料的穩(wěn)定性、多種材料的適用性等方面進行了驗證試驗。2.1測試結(jié)果穩(wěn)定性選用鉑銀、鉑金、鉑銥鎢銀等金屬纖維進行結(jié)果穩(wěn)定性驗證試驗。每種試樣選用三組樣品，分別編號為1#、2#、3#，每組包含4-7個樣品，測試結(jié)果如表1所示，每組測試的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖2.2-圖2.6。表2.1金屬絲彈性模量測試結(jié)果單位：GPa鉑金絲鉑銥絲鉑銥鎢銀絲鉑銀絲1鉑銀絲21155.39217.50304.75154.82200.002150.13215.49303.53147.54203.273146.55202.24280.55147.27199.104151.61221.41288.06151.38180.725148.51206.65282.23154.31201.756——284.96146.12208.197——280.49155.67203.88平均值150.44212.66289.22151.01199.56標準差3.347.9510.534.028.82離散系數(shù)2.2%3.7%3.6%2.7%4.4%圖2.1纖維尺寸測量圖2.2鉑金絲應(yīng)力應(yīng)變曲線圖2.3鉑銥絲應(yīng)力應(yīng)變曲線圖2.4鉑銥鎢銀絲應(yīng)力應(yīng)變曲線圖2.5鉑銀絲1應(yīng)力應(yīng)變曲線圖2.6鉑銀絲2應(yīng)力應(yīng)變曲線該組驗證試驗選擇了多種金屬纖維驗證模量測試穩(wěn)定性，離散系數(shù)最大4.4%，最小2.2%，表示該方法和測試裝置的穩(wěn)定性和重復性較好。總結(jié)通過對多種纖維材料的彈性模量和強度測