(高清版)GBT 22638.11-2023 铝箔试验方法 第11部分：力学性能的测试

铝箔试验方法第11部分：力学性能的测试2023-08-06发布国家市场监督管理总局I本文件按照GB/T1.1—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。本文件是GB/T22638《铝箔试验方法》的第11部分。GB/T22638已经发布了以下部分：——第1部分：厚度的测定；——第2部分：针孔的检测；——第3部分：粘附性的检测；——第4部分：表面润湿张力的测定；——第5部分：润湿性的检测；——第6部分：直流电阻的测定；——第7部分：热封强度的测定；——第8部分：立方面织构含量的测定；——第9部分：亲水性的检测；——第10部分：涂层表面密度的测定；——第11部分：力学性能的测试。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。本文件由中国有色金属工业协会提出。本文件由全国有色金属标准化技术委员会(SAC/TC243)归口。本文件起草单位：中铝材料应用研究院有限公司、有色金属技术经济研究院有限责任公司、江苏鼎胜新能源材料股份有限公司、厦门厦顺铝箔有限公司、永杰新材料股份有限公司、江苏中基复合材料有限公司、云南浩鑫铝箔有限公司、昆山铝业股份有限公司、杭州五星铝业有限公司、山东南山铝业股份有限公司、山东信通铝业有限公司、贵州高精板带箔科技有限公司。Ⅱ构含量、亲水性、涂层表面密度及力学性能的试验方法有别于其他铝及铝合金产品的试验方法。GB/T22638是针对铝箔产品的试验方法，由11个部分构成。——第1部分：厚度的测定。目的在于确立铝及铝合金箔厚度的测定方法。——第2部分：针孔的检测。目的在于确立铝及铝合金箔针孔的测定方法。——第3部分：粘附性的检测。目的在于确立铝及铝合金箔粘附性的测定方法。——第4部分：表面润湿张力的测定。目的在于确立铝及铝合金箔表面润湿张力的测定方法。——第5部分：润湿性的检测。目的在于确立铝及铝合金箔润湿性的测定方法。——第6部分：直流电阻的测定。目的在于确立铝及铝合金箔直流电阻的测定方法。——第7部分：热封强度的测定。目的在于确立铝及铝合金箔热封强度的测定方法。——第8部分：立方面织构含量的测定。目的在于确立铝及铝合金箔立方面织构含量的测定方法。——第9部分：亲水性的检测。目的在于确立铝及铝合金箔亲水性的测定方法。——第10部分：涂层表面密度的测定。目的在于确立铝及铝合金箔涂层表面密度的测定方法。——第11部分：力学性能的测试。目的在于确立铝及铝合金箔拉伸性能、杯突值及破裂强度的测定方法。近年来，为适应我国铝箔的技术研发与质量控制新需求，铝箔测试方法在试样制备和检验手段均有详细的描述。本文件给出的铝箔力学性能测试方法，既满足铝箔材料的研发需求，利于企业与科研院所铝箔性能研究，也便于铝箔产品性能的准确测试和比对，更有助于我国铝箔质量的不断提升。1铝箔试验方法第11部分：力学性能的测试1范围本文件描述了铝箔拉伸试验、杯突试验、破裂试验等力学性能测试方法。本文件适用于铝箔室温拉伸性能、杯突值及破裂强度的测试。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/T4156金属材料薄板和薄带埃里克森杯突试验GB/T8005.1铝及铝合金术语第1部分：产品及加工处理工艺GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定GB/T10623金属材料力学性能试验术语GB/T16865变形铝、镁及其合金加工制品拉伸试验用试样及方法GB/T22638.1铝箔试验方法第1部分：厚度的测定GB/T26492.4变形铝及铝合金铸锭及加工产品缺陷第4部分：铝箔缺陷JJG475电子式万能试验机3术语和定义GB/T8005.1、GB/T10623和GB/T26492.4界定的术语和定义适用于本文件。4试验条件试验温度为5℃~35℃。5拉伸试验5.1方法概述对试样施加轴向拉力，直至试样断裂，测试试样的抗拉强度、规定非比例延伸强度、断后伸长率中的一项或多项力学性能。5.2仪器设备5.2.1.1试验机的测力系统应符合GB/T16865的规定。宜采用最大载荷不超过1000N的试验机。25.2.1.2引伸计应符合GB/T16865的规定。5.2.1.3试验机横梁位移应按JJG475的规定进行校准，满足0.5级试验机要求。5.2.1.4试验用夹具应符合GB/T16865的规定。夹具的夹持面应能防止试样拉伸时打滑并不应导致在夹持面断裂，宜使用橡胶材质锯齿面或平滑面。双刃裁刀应固定宽度，宽度宜为15.00mm,应定期校验。双刃裁刀宽度校验方法见附录A,维护保养见附录B。应采用符合GB/T16865规定的矩形Asomm试样或矩形A1omm试样，试样根据头部形状分为直条型试样(图1)和带头部矩形试样(图2)。试样的尺寸应符合表1的规定，宜将试样加工成平行部分中间处宽度最小。标引序号说明：a₀——试样平行部分的原始厚度；b₀——试样平行部分的原始宽度；L₀——原始标距；Le——试样平行长度。图1直条型试样示意图标引序号说明：ag——试样平行部分的原始厚度；b₀——试样平行部分的原始宽度；r;——从头部到平行部分的过渡圆弧半径；L₀——原始标距；Le——试样平行长度。图2带头部矩形试样示意图3表1试样尺寸试样类型试样平行部分的原始厚度a₀mm试样平行部分的原始宽度b₀mm原始标距L₀mm试样平行长度L。mm从头部到平行部分的过渡圆弧半径rrmm直条型试样—>0.050～0.100带头部矩形试样≥0.050～0.100>0.100～0.200试样平行部分的原始宽度的偏差为士0.10mm,最大值与最小值的差值不大于0.10mm。剥除铝箔卷外圈(宜不少于5层)后截取样坯，从样坯上至少切取三个平行试样(仲裁试验时至少应切取五个平行试样),取样方向应符合产品标准和订货单(或合同)的规定，未规定时取纵向试样(试样纵轴平行于轧制方向)。其他应符合GB/T16865的规定。试样应有明确的标识，标识位置和方法应不影响试验结果，宜使用记号笔进行标识，试验过程中保持标识完整。的规定进行带头部矩形试样制备。按裁切或冲制方式进行直条型试样制备，宜采用双刃裁刀裁切方式进行，刀具边缘应保持润滑。5.3.4.3在20倍放大倍数下观察试样加工边缘，应光滑、连续(见附录C中图C.1、图C.2),不应有毛刺、卷边等加工缺陷(见图C.3～图C.5)。5.4测试步骤5.4.1试样尺寸测量预涂层箔试样厚度采用卡尺直接测量，无需去除涂层，其他试样厚度按GB/T22638.1规定的方法测量。采用双刃裁刀裁切的直条型试样以标称宽度作为试样宽度，其他方式制备的试样的宽度采用游标卡尺测量。45.4.2试样原始横截面积计算试样的原始横截面面积计算按GB/T16865规定的方法进行。5.4.3试样原始标距(L₀)的标记与测量5.4.3.1手动测量断后伸长率时，应标记原始标距，标记不应造成铝箔损伤，宜采用记号笔或油墨画标识线。在试样平行长度范围内，每间隔10mm作标识线，见图3和图4。标引序号说明：1——标识线；L₀——原始标距。图3直条型试样平行长度原始标距标识示意图标引序号说明：1——标识线；L₀——原始标距。图4带头部矩形试样平行长度原始标距标识示意图5.4.3.2采用引伸计或横梁位移测量断后伸长率时，可不做标记，引伸计标距(L。)或夹块间距应等于原始标距(L。),平推夹具夹持时，夹块间距示意图见图5,楔形夹具夹持时，夹块间距示意图见图6。5标引序号说明：1——上气动压力柱；2——上平推夹块；3——试样；4——下平推夹块；5——下气动压力柱；6——夹块间距。图5平推夹具夹持夹块间距示意图标引序号说明：1—-上楔形夹块；2——试样；3——下楔形夹块；4——夹块间距。图6楔形夹具夹持夹块间距示意图5.4.3.3原始标距的标记应准确到±1%。5.4.4试验力零点设定按GB/T16865的规定设定试验力零点。将试样夹持在试验机上，确保夹持的试样受轴向拉力的作用，试样应与夹头对中(宜采用定位装置),可施加不超过规定强度5%的预拉力。可采用以下不同的夹具夹紧试样。6a)使用楔形夹具时，两夹面高度在夹紧时应保持一致，以避免在试样上产生弯曲应力，每个夹面的齿面全长宜与试样表面接触。为了防止夹破试样，可在试样与夹块之间垫入缓冲材料(如碳化硅砂纸)。b)使用平推夹具时，为了确保试样被夹紧，不产生相对滑动，应施加足够的夹紧力。5.4.6.1测试规定非比例延伸强度时，设定试验速率。速率选择应符合GB/T16865的规定。5.4.6.2仅测抗拉强度和断后伸长率时，设定横梁位移速率。横梁位移速率宜符合表2的规定。表2横梁位移速率状态厚度mm横梁位移速率OH其他5.4.7.1规定非比例延伸强度按GB/T16865规定的方法进行。按GB/T16865规定的方法进行。5.4.7.3.1采用横梁位移和引伸计测量在拉断试样后采用横梁位移和引伸计测出断裂总延伸率(A₁),按公式(1)计算断后伸长率(A),数值以百分数(%)表示，计算结果表示到小数点后一位，数值修约按GB/T8170的规定进行。断裂总延伸率(A)与断后伸长率(A)的关系见图7。式中：A:——断裂总延伸率，以百分数(%)表示；R,——断裂时应力，单位为兆帕(MPa);mg——应力-应变曲线弹性部分的斜率，单位兆帕(MPa)。7R——应力；e——应变(延伸率);图7断后伸长率与断裂总延伸率关系示意图5.4.7.3.2手动测量清除影响断口对接的碎屑，然后将试样断裂部分仔细地对接在一起使其轴线处于同一直线上。若紧密对接后仍有缝隙，则缝隙应计入拉断后的标距内。以断裂位置为中部，测量5个间隔标识线的最大距离(矩形Aloqmm试样10个间隔标识线)作为断后标距(Lu)(见图8),数值精确到0.1mm或0.5%Lo(以较小者为准)。按公式(2)计算断后伸长率(A),数值以百分数(%)表示，计算结果表示到小数点后一位，数值修约按GB/T8170的规定进行。式中：Lu——断后标距，单位为毫米(mm);L。——原始标距，单位为毫米(mm)。8标引序号说明：Lu——断后标距。图8试样断后标距测试示意图5.5拉伸性能有效性判定当试验出现下列情况之一时，判该试验结果无效：——试样具有不良的加工表面、尺寸不符合要求，或由于不良的加工方式而使其性能发生变化；——夹持方式导致试样发生撕裂断口；——试验参数选择不正确或试验设备发生故障；——试样断裂部分存在两个及两个以上断口；——仪器自动测量时，断裂位置不在试样标距内；——手工测量断后伸长率时，断裂位置任一侧标识线的数量少于2个。试验报告应包括以下内容：a)本文件编号；b)试样类型；c)试样尺寸；d)试验参数：2)原始标距；e)测试结果(包含以下一项或几项):1)抗拉强度，2)规定非比例延伸强度，3)断后伸长率；f)试验设备；h)试验过程中观察到的异常现象；i)测试人员和测试时间。6杯突试验6.1方法概述使用固定形状的冲头对被夹紧在垫模和压模间的试样进行冲压，形成凹陷，直到出现一条穿透裂96.2仪器设备杯突试验设备由固定压模、冲头和垫模组成，见图9。能提供稳定的夹紧力，夹紧力宜为10kN。冲压测力系统的量程宜不大于5kN,其他应符合GB/T4156的规定。单位为毫米标引序号说明：1——冲头压入深度；2——固定压模；3——试样；4——垫模；5——冲头；r——压模中心开口与试样接触处过渡弧半径。图9杯突试验设备示意图至少切取三个平行试样，试样应平整，宽度不小于90mm,压痕中心距离试样边缘不小于45mm。6.4测试步骤6.4.1测试铝箔试样厚度。预涂层铝箔试样厚度采用卡尺直接测量，无需去除涂层，其他试样厚度按GB/T22638.1规定的方法测试。6.4.2产品标准或订货单(或合同)中未注明时，应在冲头(或与其接触的铝箔表面)均匀涂抹少量的润滑剂(宜为凡士林),宜使用棉签涂抹。润滑剂应不含颗粒杂质、无腐蚀性；在试样表面涂抹润滑剂时不应用力过大，防止试样变形。6.4.3将试样夹紧在垫模和固定压模之间，其夹紧力宜为10kN。6.4.4使冲头以10mm/min～20mm/min的恒定速度从铝箔亮面顶出，直至铝箔出现穿透性裂纹或力值出现衰减，停止冲头移动，测量冲头顶出高度，即为杯突值，精确到0.1mm。对于人工操作的试验设备，当操作接近结束时，速度宜降低至接近下限，以便准确确定出现穿透性裂纹的瞬间。通常出现穿透性裂纹时，对应在力-冲头位移图中会出现一个力的衰减，这个力的衰减可以作为确定停止冲头移动的依据。6.4.5取三个试样的平均值，数值表示到小数点后一位，数值修约按GB/T8170的规定进行。6.5杯突值测试有效性判定当试验出现下列情况之一时，判该试样杯突试验结果无效：a)试样发生明显滑动时(试样滑出模具或在夹持面内起褶);b)试样在上、下垫模的边缘处开裂时；c)试验出现两个及两个以上裂纹时。6.6试验报告试验报告应包括以下内容：a)本文件编号；c)试样厚度；d)冲头压入速度；e)润滑条件；f)杯突值；g)试验设备；h)环境温度；i)试验过程中观察到的异常现象；j)测试人员和测试时间。7破裂试验7.1方法概述将试样放置于弹性胶膜上，夹住试样周边，使之与胶膜一起自由凸起，当液压流体以稳定速率压入，使胶膜凸起直至试样破裂时所施加的最大压力即为试样的破裂强度。7.2仪器设备破裂试验设备由夹持系统、胶膜、液压系统、压力测量系统组成，见图10,技术参数如下。——夹持系统：为上下两个彼此平行的环形夹盘组成，上夹盘中心开孔直径为30.5mm±0.1mm,下盘中心开孔直径为33.1mm±0.1mm。在施加测试载荷时，上下夹盘的环形孔应是同心的，其最大误差应不大于0.25mm。夹持系统应能牢固且均匀地夹住试样，并能保证铝箔在试验过程中不发生滑动。 胶膜：由不添加任何填料或添加剂的天然橡胶或合成橡胶制成，其厚度宜为0.86mm±0.06mm。静态时其上表面应比下夹盘的顶面低3.5mm。胶膜在使用时应经常进行检查，应保证当胶膜凸出下盘顶面9.0mm±0.2mm时，其压力为30kPa±5kPa。——液压系统：在胶膜下表面持续提供稳定的压力。——压力测量系统：用于测量压力，其显示精度不低于10kPa或测量值的±3%。单位为毫米标引序号说明：1——上夹盘；2——试样；3——下夹盘；4——液压系统；U——下夹盘厚度；X——胶膜卡槽的深度；R₁——上夹盘孔与铝箔接触处过渡圆弧半径；R₂——下夹盘孔与铝箔接触处过渡圆弧半径；R——下夹盘孔与胶膜接触处过渡圆弧半径。图10夹持系统示意图试样表面应平整，无褶皱、腐蚀等缺陷，试样尺寸不小于70mm×70mm。7.4测试步骤7.4.1夹持系统应能防止试样滑动或起皱，且夹持压力不应超过1200kPa。7.4.2将试样放置在上下夹盘之间，使铝箔亮面与胶膜接触，应确保试样覆盖整个夹盘，然后缓慢施加夹持压力。7.4.3设定压力测量系统零点，然后按照95mL/min±5mL/min的流量施加液压压力，直至试样破裂，卸载胶膜低于下夹盘平面，记录试样破裂时液压压力，即为破裂强度。7.4.4取三个试样的平均值，数值表示到小数点后一位，数值修约按GB/T8170的规定进行。7.5破裂强度测试有效性判定当试验出现下列情况之一时，判该试样破裂强度试验结果无效：——试样发生明显滑动时(试样滑出夹盘或在夹持面内起褶);——试样在胶膜和夹盘接触边缘开裂时；——试样在上、下盘处断裂，表明因夹持力过高，或在夹持时夹盘转动致使试样损伤时。试验报告应包括以下内容：a)本文件编号；b)试样尺寸；c)液压流量；e)试验设备；f)环境温度；g)试验过程中观察到的异常现象；h)测试人员和测试时间。(资料性)双刃裁刀宽度校验方法A.1方法概述通过测量双刃裁刀制备铝箔试样的宽度，以校验双刃裁刀的宽度。A.2材料待测铝箔。A.3仪器设备带有尺寸测量系统的光学显微镜，或同等功能的设备，