汽车用聚合物基复合材料胶接性能评价规范 复合材料-复合材料 第4部分

CSAE中国汽车工程学会标准T/CSAEXX—201X汽车用聚合物基复合材料胶接性能评价规范复合材料/复合材料第4部分：耐久性试验Evaluationspecificationofthemechanicalperformanceofadhesivelybondedjointsforautomotivepolymermatrixcomposites—Composite/composite—Part4:Durabilitytests（征求意见稿）201X-XX-XX发布201X-XX-XX实施中国汽车工程学会发布T/CSAEXX-201T/CSAEXX-201X目次前言.................................................................Ⅱ引言.................................................................Ⅲ1范围..............................................................12规范性引用文件....................................................13试样........................................................13.1试样制备.............................................................13.2试样条件.........................................................14试验步骤..........................................................24.1温度特性试验.............................................................24.2热冲击试验.........................................................24.3温度/湿度循环试验.............................................................34.4湿热试验.............................................................44.5盐雾试验.............................................................54.6疲劳试验.............................................................55试验报告..........................................................6ⅠⅠT/CSAEXX-201X前T/CSAEXX-201XT/CSAEXX-201X《聚合物基复合材料胶接性能评价规范复合材料/复合材料》分为4个部分：第1部分：总则第2部分：试样第3部分：试验方法第4部分：耐久性试验本部分为T/CSAEXX-201X的第4部分本部分依据GB/T1.1—2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则编写。本部分的某些内容可能涉及专利，本标准的发布机构不承担识别这些专利的责任。本部分由中国汽车工程学会汽车轻量化分标委提出。本部分由中国汽车工程学会归口。本部分负责起草单位：北京航空航天大学。本部分参加起草单位：国汽（北京）汽车轻量化技术研究院有限公司、湖北回天新材料股份有限公司、东风汽车公司技术中心、北京航数车辆数据研究所有限公司、上汽泛亚汽车技术中心有限公司、奇瑞汽车股份有限公司、北京汽车研究总院有限公司、重庆长安汽车股份有限公司、中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心、康得复合材料有限责任公司、江苏恒神股份有限公司、中国中车集团株洲时代新材料科技股份有限公司、汉腾汽车有限公司、北京中材汽车复合材料有限公司、中航复材（北京）科技有限公司。本部分主要起草人：孙凌玉、李立军、杨洁、王利刚、刘鹏、韩胜利、周旭东、石腾龙、汪霞、李军、杨继萍、张一犇、尚红波、高聪、刘瑞、李东阳、李伟红、周敏、隗云涛、张浩军、赵红涛、张子聪、崔丽、庞孝吾、毛慧文、郭聪兰、郭春杰、高红梅、张旭峰、刘克健、周娟、周滨。本部分为首次发布。ⅡⅡⅢⅢ引言随着汽车轻量化的发展，各种聚合物基复合材料在汽车中的应用越来越广泛，胶接是这类复合材料的主要连接方式之一，其复合材料与复合材料胶接接头的性能直接影响汽车的安全性和可靠性。但是，目前国内在车用聚合物基复合材料与复合材料胶接结构的性能试验评价方法和标准方面几乎空白。因此，需要制定一个适用于汽车行业的聚合物基复合材料与复合材料胶接结构性能综合评价的标准。本部分提供了聚合物基复合材料与聚合物基复合材料胶接性能的环境耐久性试验方法。ⅢⅢT/CSAEXX-201X树脂基复合材料胶接性能评价规范复合材料/复合材料第4部分：耐久性试验1范围本标准规定了汽车用树脂基复合材料胶接性能评价的试验原理、试样、试验装置、试验条件、试验步骤和试验数据处理方法。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T16997—1997胶粘剂主要破坏类型的表示法GB/T7124—2008胶粘剂拉伸剪切强度的测定（刚性材料对刚性材料）GB/T6329—1996胶粘剂对接接头拉伸强度的测定GB/T1449—2005纤维增强塑料弯曲性能试验方法GB/T12000-2017塑料暴露于湿热、水喷雾和盐雾中影响的测定HB7402—1996碳纤维复合材料层合板Ⅰ型层间断裂韧性GIC试验方法HB7403—1996碳纤维复合材料层合板Ⅱ型层间断裂韧性GIIC试验方法GJB3383-1998胶接耐久性试验方法ISO19095-4-2015塑料类—塑料/金属组合体界面粘附性能评价标准第4部分环境耐久性试验条件T/CSAEXX-1—201X聚合物基复合材料胶接性能评价规范复合材料/复合材料第1部分：总则T/CSAEXX-2—201X聚合物基复合材料胶接性能评价规范复合材料/复合材料第2部分：试样T/CSAEXX-3—201X聚合物基复合材料胶接性能评价规范复合材料/复合材料第3部分：试验方法3试样3.1试样制备参照T/CSAEXX-2。3.2试样条件参照T/CSAEXX-2和T/CSAEXX-3。114试验步骤4.1温度特性试验4.1.1试验设备参照T/CSAEXX-1中的第5章规定。4.1.2温度特性试验步骤试样在标准条件下保持48h以上，然后从（−40±3）℃，(−20±3)°C，(0±2)℃,（40±2）℃，（60±2）℃，（80±2）℃中选择相应的一组温度，试样在规定的温度下的保持10分钟再进行测试，记录试样的测试强度及对应温度。4.1.3试验数据处理根据4.1.2测试得到的温度与对应强度数据，绘制强度-温度曲线图。图1强度-温度曲线示例4.2热冲击试验4.2.1试验设备参照T/CSAEXX-1中的第5章规定。4.2.2热冲击试验步骤将试样保持在ISO19095-1中描述的条件下48小时后，将试样置于预设为（-40±3）℃的恒定低温室中（2±0.5）h。将试样从试验箱中取出并立即放入调节至表1所示高温的腔室中，并重复表1和图2中规定的温度循环。分别在10,50,100,200,500,1000次重复温度循环后，将试样从腔室中取出，在ISO19095-1中描述的条件下放置2小时以上，并进行测试。22表1热冲击试验条件分类预设温度持续时间高温低温T2，T4T1，T3I80°C-40°C1h不大于5minII120°CIII150°CIV180°C图2热冲击试验温度循环4.2.3试验数据处理根据4.2.2中获得的每次重复温度循环后的性能结果，建立强度曲线图。4.3温度/湿度循环试验4.3.1试验设备参照T/CSAEXX-1中的第5章规定。4.3.2温度/湿度循环试验步骤按照规定条件，将测试样品放置48h，然后将其置于恒温恒湿箱中，并将恒温恒湿箱设置为（23±2）℃和65±2%RH。根据图3所示模式，将其置于上述条件下2.5±0.5h，并进行测试。3分别进行四组循环：重复2次、5次、10次、20次，将测试样品从恒温恒湿箱中取出。3图3一个完整的温度/湿度循环1—60±2°C,90±5%RH2—45±2°C,95±5%RH3—10±2°C4—23±2°C,65±2%RH5—此区间无需湿度控制4.3.3试验数据处理根据4.3.2中每组循环的测试结果，建立各组循环的强度线形图。4.4湿热试验4.4.1试验设备参照T/CSAEXX-1中的第5章规定。4.4.2湿热试验步骤将试件按照相关材料的适当标准规定进行48h调节，然后按照表2规定的条件进行试验。试件分别保存在湿热环境箱内，进行24、48、96、168h的湿热老化处理后，将试件从环境箱中取出，置于-20℃条件下2h，在T/CSAEXX-1中的第5章所述的条件下放置24h以上，然后进行测试。表2湿热测试条件温度75±2℃相对湿度95%4.4.3试验数据处理根据4.4.2中获得的每个测试时间下的性能结果，画出强度-时间图。4对于非检测性能项目，应指出所观察到的变化情况，如：胶粘剂与基材是否出现界面失效，基材是否锈蚀，胶粘剂是否出现内聚失效等。44.5盐雾试验4.5.1试验设备参照T/CSAEXX-1中的第5章规定。4.5.2盐雾试验步骤用游标尺测量胶接尺寸，计算面积并记录。按有关胶粘剂标准的规定测定初始力学性能。调节盐雾试验箱使其达到要求的试验温度和盐雾条件。将用于盐雾老化的试样悬挂或放置在盐雾试验箱的试验架上。试样之间、试样与箱壁之间不能接触。试样与箱壁、箱底、箱顶的距离应不少于15cm。当温度符合测试条件所要求的温度范围后，开启喷雾开关并检查喷雾压力，开始计算时间。试验时间按有关胶粘剂标准规定进行。到达规定的盐雾时间后取出试样，按标准规定测其性能。试验持续时间应按有关标准所规定或由相关方面根据用途商定。建议由下列标准数值中选择时间：标准周期：24h、48h、96h、144h、168h；4.5.3试验数据处理按下面式（1）计算胶粘剂的盐雾老化性能：（1）式中：R—盐雾老化性能保留率，%；A—盐雾老化前胶粘剂的性能平均值；A0—4.6疲劳试验4.6.1试验设备参照T/CSAEXX-1中的第5章规定。4.6.2.1一般条件胶黏剂在非零平均应力τm的作用下，即使是室温条件也可能发生蠕变。在疲劳试验前，要确保在试验过程中使用的平均应力τm不会产生由于蠕变导致试样破坏而归因于疲劳测试。根据试验的试样类型，将试样对称地固定在夹具上。给试样施加平均应力τm，设定试验频率，将应力幅调至τa。4.6.2.2给定的平均应力τm绘制SN曲线至少评价6个相同规格试样的静态剪切应力τR后，再进行疲劳性能的测试。554.6.2.2.1在0.25τR至0.5τR范围内选择τm值，并在试验报告中注明选择的具体数值，τR是测得的静态剪切应力。注：τm值一般取0.35τR。4.6.2.2.2选择不同的应力幅τa，至少需要测试三个不同的应力幅，使得断裂发生在循环次数为104~107。每一个选定的τa至少要测试4个试样。确定107环次数NF时的耐久极限。使用寿命很长的曲线上，在给定的应力水平下会产生破坏试验点，在这种情况下，结果可以用特定的符号表示，例如：X表示试样破坏；X→表示试样未破坏。在这个区域，在SN曲线上点的正确确定需要使用统计方法。当对试样单独进行测试时，应用阶梯法来确定耐久极限τD（NF，τm）。如果使用的疲劳试验机配有可以同时测试一组试样的夹具，则结果要根据数据重新分类方法进行处理。4.6.3试验数据处理以（τa，lgN）或（lgτa，lgN）为坐标绘制SN曲线，其中以（lgτa，lgN）为坐标可得到一条通过中心线点和耐久极限τD（NF，τm）的直线。注：固定Rτ（一般取0.1）来代替固定τm，用类似的方法也可以得到SN曲线。5试验报告除T/CS