金属材料的弹性模量是表征材料抵抗弹性变形能力的关键力学性能指标,高低温拉伸试验机可模拟不同温度环境下的测试,具体步骤如下:
一、试验前准备
1.试样制备
1)按照国家标准(如GB/T228.1)制备标准拉伸试样(常见为圆棒或板状),确保试样表面无划痕、裂纹等缺陷,避免影响测试精度。
2)测量试样标距段的直径(圆棒试样)或厚度、宽度(板状试样),在标距段不同位置测量3次,取平均值作为计算截面面积的依据。
2.设备与仪器检查
1)检查高低温拉伸试验机的加载系统、温控系统、力传感器及引伸计是否正常运行,校准力值和位移测量精度(需定期经计量部门检定)。
2)根据试验温度要求,选择合适的高低温环境箱(如-196℃~1000℃范围),确保其控温精度在±1℃以内,避免温度波动影响测试结果。
3.引伸计安装
1)选择与试样匹配的引伸计(如电子引伸计),确保其标距与试样标距一致(通常为50mm或100mm)。
2)小心将引伸计夹持在试样标距段的中部,避免夹持力过大导致试样变形,同时确保引伸计与试样轴线平行,减少测量误差。
二、试验过程
1.设定试验参数
在试验机控制系统中输入试样信息(材料名称、尺寸、标距等),设定试验温度(如常温25℃、低温-100℃、高温500℃)、升温/降温速率(通常5~10℃/min)及加载速率(弹性阶段加载速率一般为0.0002~0.002/s的应变速率)。
2.环境温度稳定
启动高低温环境箱,待温度达到设定值后,保持恒温30~60分钟(根据试样尺寸和热传导性调整),确保试样整体温度均匀,避免因温度梯度导致测试偏差。
3.预加载与正式测试
1)进行预加载:以较低速率施加少量力(约为预期屈服力的5%~10%),然后卸载,目的是消除试样与夹具间的间隙,确保引伸计与试样紧密贴合。
2)正式加载:按照设定的加载速率连续加载,直至试样弹性变形阶段结束(通常加载至屈服点前5%~10%的应力值),同时记录实时力值(F)和对应的标距段伸长量(ΔL)。
3)加载过程中需保持温度稳定,避免环境箱温度波动超过±0.5℃。
三、数据处理与结果计算
1.原始数据整理
导出试验过程中记录的力-伸长量曲线(F-ΔL曲线),选取曲线弹性阶段的线性段(通常取应力为0.2σ??.?~0.8σ??.?的区间,σ??.?为规定非比例延伸强度)。
2.弹性模量计算
1)根据胡克定律,弹性模量(E)计算公式为:
其中:ΔF为弹性阶段线性段的力变化量,L?为试样原始标距,ΔL为对应ΔF的伸长量变化,A?为试样原始截面面积。
2)重复测试3次,取平均值作为该温度下的弹性模量结果,确保单次测试误差不超过±2%。
四、试验后处理
1.卸载并取下试样,检查试样是否在弹性阶段内断裂(若断裂则该数据无效,需重新测试)。
2.关闭高低温环境箱和试验机,整理试验记录(包括温度、力-伸长曲线、计算过程等),并对设备进行常规维护(如清洁夹具、检查引伸计灵敏度)。
通过以上步骤,可精准测量金属材料在不同温度下的弹性模量,为材料选型、结构设计提供可靠的力学性能依据。
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