团体标准编制说明《天平压伸法测试单根纤维拉伸性能》

团体标准编制说明《天平压伸法测试单根纤维拉伸性能》一、工作简况1.任务来源根据CSTM标准委员会文件（材试标字[2020]110号）“关于CSTM标准《天平压伸法测试单根纤维拉伸性能》的立项公告”，标准计划编号为CSTMLX031400443-2020,由中国建材检验认证集团股份有限公司主要负责起草CSTM标准《天平压伸法测试单根纤维拉伸性能》编制工作。标准归口管理委员会为CSTM/FC03/TC14建筑材料领域委员会工业陶瓷技术委员会。2.主要工作工程收到CSTM标准立项公告后，中国建材检验认证集团股份有限公司牵头邀请行业内相关科研、企业单位参加标准的编制工作，召集专家组成立了《天平压伸法测试单根纤维拉伸性能》CSTM标准制定工作组。2019年12月完成了标准草案。2020年6月，该标准获得CSTM标准委员会的通过。2020年9月对标准要求中指标的验证试验分析。2021年5月完成了《天平压伸法测试单根纤维拉伸性能》征求意见稿、标准编制说明及有关附件的编写。二、标准化简况及制定原则1.标准化简况纤维复合材料在民用和军用领域使用越来越广泛，纤维复合材料具有比重小、比强度和比模量大的特点，随着应用条件的不断提高，对纤维的性能提出了更高的要求，以满足不同的应用环境的需要，已具有耐高温、耐磨损等特性，被广泛地应用于石油化、国防军工、航天航空、机械电子等领域。然而纤维尺寸微小，无法像块体材料进行测试，需要一种评价方法解决纤维弹性模量的评价。本标准适用于单根纤维的弹性模量和拉伸强度的测试，包括金属或陶瓷纤维等纤维状材料。本标准基于基本的应力应变关系，建立一种有效评价单根纤维弹性模量的试验方法。现有的方法中单丝纤维的弹性模量，是以试验机的位移作为变形引入计算应变，此方法引起的误差较大，对纤维的测试前准备工作较多，误差环节多，测试数据离散较大，不利于准确评价单丝纤维的弹性模量。因此，本标准引入一种简单有效的方法评价纤维弹性模量，通过纤维上的标记在不同载荷作用下引起的变形，从而评价其弹性模量。2.制定原则本文件制定的原则是保持标准的科学性和适用性。本文件严格遵照GB/T1.1－2020《标准化工作导则第1部分标准的结构和编写》的有关规定起草，同时积极采用国外先进技术指标，本着促进陶瓷涂层行业技术进步，提高产品质量；合理利用资源，提高经济效益；满足用户要求，促进对外贸易的原则编写。三．采用国际标准和国外先进标准情况，与国际、国外同类标准水平的对比情况本标准未采用国际标准和国外先进标准。四、标准主要内容1.编制原则本文件严格遵循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》的有关规定，结合当前陶瓷涂层性能检测领域的发展需求，参考国内外先进的技术方法，本着理论基础与实际生产相结合的原则，确保试验方法的可操作性和试验结果的准确性编写。2测试原理利用压缩加载装置对纤维形成单向拉伸应力，通过电子天平获得载荷增量值，利用显微视频图片获得纤维变形后，根据纤维的尺寸，得到不同应力对应的应变，计算得到纤维的弹性模量。当加载到纤维断裂时记录下临界载荷，可计算出纤维的拉伸断裂强度。将单丝纤维固定在一个装置上，使得纤维受到轻微的载荷，并且在纤维上固定两个微小标记，通过加载装置，使纤维在天平上逐步受力，并且通过视频图像软件记录下纤维上两个标记之间在不同载荷作用下的尺寸。通过载荷及对应的标距距离，结合纤维的截面尺寸，计算单丝纤维受到的应力和应变关系，从而得到单丝纤维的弹性模量。4.试验步骤本文件对测试过程的操作步骤、操作方法和应注意的事项作了详细说明。实验步骤包括试样尺寸的测量、试样的制备与固定，施加多级载荷并记录载荷与尺寸，记录纤维断裂瞬间的最大载荷，计算应力和应变，计算弹性模量和拉伸强度。试样测试的操作步骤和操作方法，在文件的标准文本中有详细的说明，而文中提及的一些注意事项来源于试验操作过程中，大量的试验验证工作往往会发现试验操作过程中存在的一些问题，列出这些所需要注意的事项，可以总结出试验过程中可能发生的一些问题，避免应试验操作不当从而引起的试验误差，既保证了试验结果的准确性，又提高了试验效率。五．主要试验（或验证）情况分析及预期经济效益为了对新制定的标准进行试验方法验证，标准起草单位进行了多项试验验证工作，对该测试方法的适用性，相同条件下同种材料的稳定性、技术要素选择、多种材料的普适性等方面进行了验证。实验室内部比对验证了方法的重复性，结果重现性好，实验室之间的比对验证了方法的可操作性，说明该方法原理简单、准确可靠、具备实际操作性。本文件试验方法制定的各项关键性指标合理，且能满足对单丝纤维材料弹性模量和拉伸强度性能评价的要求。具体试验及验证结果见验证试验报告。对单丝纤维弹性模量和拉伸强度的准确评价，可以减少以有误差参数引起的不必要的工作量，提高了材料研发的效率，降低了材料研发经济成本和时间成本，具有较高的经济效益。六、与现行相关法律、法规、规章及相关标准，特别是强制性标准的协调性：本标准补充了现行的单丝纤维测试弹性模量的方法，提高了测量的精度和准确度，与现行相关法律、法规、规章及相关标准完全协调。七、重大分歧意见的处理经过和依据：暂无重大分歧意见。八．标准水平建议，预期的社会经济效果：本标准属于国内先进。随着科学技术的发展，碳纤维、碳化硅纤维、玻纤纤维以及金属纤维等纤维材料以及自各行各业中得到了广泛的应用，在生产生活中起到了重要的角色。并且纤维的应用随着材料使用和应用要求的提高，例如抗氧化、耐磨损、抗腐蚀等等，被广泛地应用于石油化工、国防军工、航天航空、机械电子等领域。日前，我国研制的C919型大型客机及天舟一号货运飞船上就大量使用了纤维增强复合材料，因此对纤维的弹性模量和拉伸强度评价具有积极的意义。本标准的制定，可以解决单丝纤维材料的弹性模量准确评价难点。本标准适用于单丝纤维以及单丝纤维表面涂层的弹性模量和拉伸强度的评价，对于纤维而言，弹性模量的大小是决定了纤维与基体之间结合的质量，对纤维增强复合材料的发展具有重要意义，解决了单丝纤维弹性模量的准确评价问题，对纤维的研究、应用以及选择起到了指导作用，因此对纤维的弹性模量的评价具有重要的社会效益。九、贯彻标准的要求和措施建议（包括组织措施、技术措施、过度办法、实施日期等）：建议为推荐性标准。本标准文件审查通过后，可尽快发布实施，加强与相关生产单位、下游应用单位、编制单位、质监单位进行宣贯与沟通。十、废止现行相关标准的建议：本标准为首次发布。十一、标准中如果涉及专利，应有明确的知识产权说明：ZL2010106045