冲击脆化温度试验检测
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发布时间:2025-07-11 21:14:27 更新时间:2025-07-10 21:14:27
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作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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冲击脆化温度试验是一种至关重要的材料低温性能评价方法,主要用于测定塑料、橡胶、涂层等高分子材料及其制品在低温环境下从韧性状态转变为脆性状态的临界温度点,即脆化温度。该温度是衡量材料在寒冷环境中抵抗冲击破坏能力的关键指标。在航空航天、汽车制造、石油管道、电力设备、户外建材及包装材料等涉及低温应用的领域,了解材料的冲击脆化温度对于产品的选材、设计、安全评估及使用寿命预测具有决定性的意义。材料在该温度以下会失去韧性,极易在受到冲击或应力时发生脆性断裂,可能导致灾难性后果。因此,准确检测并掌握材料的冲击脆化温度,是保障产品在严苛低温环境下可靠性和安全性的核心环节。
冲击脆化温度试验的核心检测项目主要包括:
1. 脆化温度测定: 这是试验最直接的目标,即确定在特定冲击条件下,50%试样发生脆性破坏的温度点。通常报告为Tb或TC。
2. 破坏模式评定: 观察并记录试样在每个测试温度下的破坏类型(韧性断裂、脆性断裂或混合断裂),这对理解材料性能至关重要。
3. 能量吸收值: 在某些标准方法或特定要求下,也可能记录试样在冲击过程中吸收的能量(以焦耳为单位)。
4. 无缺口/缺口试样脆化温度: 根据材料类型和使用要求,可能需要对带标准缺口和不带缺口的试样分别进行测试。
进行冲击脆化温度试验需要专门的低温冲击试验设备,主要包括:
1. 摆锤式冲击试验机: 这是核心设备,用于施加冲击载荷。需符合相关标准(如ISO, ASTM)对能量范围、摆锤速度(通常为3.5 m/s)、打击刃形状和尺寸的严格要求。
2. 可程序控温的低温槽/环境箱: 用于精确控制和维持测试所需的低温环境。其温度范围需能覆盖预期脆化温度以下足够低的温度(通常至少低至-70°C或更低),控温精度和均匀性是关键指标。
3. 试样转移装置: 用于将试样从低温环境箱中迅速、精准地转移到冲击试验机的打击点上,转移时间需极短(通常规定在数秒内,如5秒),以避免试样在转移过程中显著升温。
4. 温度测量系统: 高精度的温度传感器(如热电偶)用于实时监测和记录测试环境的实际温度。
5. 试样夹持装置: 确保试样在冲击瞬间被稳定支撑,符合标准规定的跨距。
6. 缺口制样机: 对于需要测试缺口试样的材料,需使用专用设备加工出符合标准(如Type A缺口)的缺口。
冲击脆化温度试验遵循标准化的测试流程,主要步骤如下:
1. 试样制备: 按相关标准规定(如尺寸、类型:无缺口、缺口)制备和处理试样。试样通常为矩形长条。
2. 温度设定与平衡: 设定低温槽的目标温度。将一组试样(通常至少10个)完全浸没在低温介质(如工业酒精与液氮的混合物、硅油或空气)中,确保试样在测试温度下充分热平衡(通常需要15-30分钟或更长时间)。
3. 试样转移与冲击: 使用快速转移装置,在尽可能短的时间内(如≤3秒或≤5秒,依标准而定)将单个试样从低温槽中取出并放置在冲击试验机的支撑座上,立即释放摆锤进行冲击。
4. 结果判定与记录: 检查试样的破坏情况(脆性或韧性断裂)。记录冲击后试样的状态(完全破裂、部分破裂或未破裂)、破坏模式以及吸收的能量(若测量)。
5. 改变温度重复测试: 在初始温度测试后,改变测试温度(通常以5°C或10°C为梯度),重复步骤2-4,测试一系列不同温度下的试样。温度范围应覆盖从全部韧性破坏到全部脆性破坏的区间。
6. 脆化温度确定: 通常采用“阶梯法”或“Bruceton法”等统计方法,根据各温度点试样发生脆性破坏的比例(如50%脆性破坏),计算或图解得出脆化温度值。有时也直接报告特定温度下的脆性破坏比例。
冲击脆化温度试验的操作、试样要求、结果计算等均严格遵循国际、国家或行业标准,确保测试结果的可靠性和可比性。主要标准包括:
1. 塑料: * ASTM D746: 《Standard Test Method for Brittleness Temperature of Plastics and Elastomers by Impact》 - 这是最广泛使用的标准之一,规定了使用特定尺寸的无缺口试样或带Type A缺口的试样进行测试。 * ISO 974: 《Plastics — Determination of the brittleness temperature by impact》 - 国际标准,原理与方法与ASTM D746类似。 * GB/T 5470: 《塑料 冲击法脆化温度的测定》 - 中国国家标准,等效采用ISO 974。
2. 橡胶/弹性体: * 常参考ASTM D746或ISO 812 (硫化或热塑性橡胶 低温脆性的测定 - 多试样法),后者方法原理相近。 * GB/T 1682: 《硫化橡胶 低温脆性的测定 单试样法》 - 中国国标,虽为单试样法,但目的也是评价低温脆性。
3. 其他材料: 特定材料(如某些涂层、薄膜)可能有其专用的标准或参照上述塑料/橡胶标准执行。
关键点: 选择标准时,必须关注其对试样类型(有无缺口、缺口尺寸)、尺寸、转移时间、测试温度梯度、结果判定准则(破坏模式定义)以及脆化温度计算方法的具体规定。不同标准间可能存在差异,必须在试验报告中明确注明所依据的标准。
证书编号:241520345370
证书编号:CNAS L22006
证书编号:ISO9001-2024001
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