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热空气老化（性能变化率、硬度变化）检测

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发布时间：2025-06-02 07:33:09 更新时间：2025-06-01 07:33:10

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

热空气老化检测是一种关键的材料耐久性评估方法，广泛应用于橡胶、塑料、涂层、电子元件等行业，用于模拟材料在高温环境中的长期使用效果，预测其使用寿命和性能衰退情况。该检测通过加速老化过程，在实验室条件下模拟真实世界中的热应力环境，从而快速获得材料在高温下的行为数据。检测的核心焦点是性能变化率和硬度变化，这两个指标直接反映了材料的机械性能退化程度。性能变化率通常包括拉伸强度、伸长率、撕裂强度等关键参数的衰减率，这些参数决定了材料的承载能力和延展性；而硬度变化则涉及材料的表面硬度值（如邵氏硬度或洛氏硬度）的增减，这关系到材料的抗磨损性和结构稳定性。热空气老化测试的重要性在于，它可以提前识别材料的失效风险，避免产品在使用中出现开裂、硬化或软化等问题，从而优化产品设计、提升质量控制和降低维护成本。在工业标准中，这种检测被视为可靠的老化加速试验，尤其适用于汽车零部件、密封件、电线电缆等领域，以确保材料在极端温度条件下的可靠性。

检测项目

热空气老化检测的主要项目集中在性能变化率和硬度变化两个方面。性能变化率涉及材料在热空气老化前后的关键机械性能变化百分比，通常包括拉伸强度变化率、伸长率变化率、撕裂强度变化率等指标。拉伸强度变化率反映材料抗拉能力的衰减，计算公式为（老化后强度 - 初始强度）/ 初始强度 × 100%；伸长率变化率则衡量材料延展性的损失，同样通过百分比变化来表示。硬度变化项目则专注于材料的表面硬度值，常用邵氏硬度（Shore A或D）或洛氏硬度进行测量，计算硬度变化率（老化后硬度 - 初始硬度）/ 初始硬度 × 100%。这些项目共同构成评估材料热稳定性的核心，帮助工程师判断材料是否会出现脆化、软化或永久变形等问题。检测项目需根据材料类型定制，例如橡胶材料更关注硬度变化以防止硬化失效，而塑料则重点监控性能变化率以避免强度下降。

检测仪器

进行热空气老化检测时，需使用专业的仪器设备以确保精度和可靠性。核心仪器包括热老化箱（也称为热空气烘箱），用于模拟高温环境；这些箱体通常具有温度控制范围（如70°C至200°C）、强制空气循环系统和计时功能，确保样品在设定条件下均匀老化。其次是万能材料试验机（或拉伸试验机），用于测量性能变化率，如拉伸强度和伸长率；该仪器通过加载样品并记录力-位移曲线，计算出老化前后的变化值。此外，硬度计是必备设备，用于检测硬度变化，常见的有邵氏硬度计（如Shore A硬度计）或洛氏硬度计，通过压痕法测量材料表面硬度。辅助仪器包括样品制备工具（如切割机）、数据记录系统（如计算机软件）和环境监控设备（如温度传感器），以确保测试条件的稳定性和重复性。这些仪器需定期校准，以符合ISO 17025等质量标准。

检测方法

热空气老化检测的方法遵循标准化流程，主要包括样品准备、老化处理、性能测试和数据分析四个步骤。首先，在样品准备阶段，需根据标准要求切割材料样本（如哑铃形试片用于拉伸测试），并测量初始性能值（如初始拉伸强度和初始硬度）。第二步，老化处理阶段，将样品置于热老化箱中，设置特定温度（如100°C）和时间（如168小时），确保空气流量均匀以模拟真实老化过程。第三步，性能测试阶段，取出老化样品后冷却至室温，然后使用万能材料试验机进行拉伸测试，获得老化后的性能数据；同时，用硬度计测量硬度变化。最后，数据分析阶段，通过公式计算性能变化率和硬度变化率，并生成报告，包括变化百分比、标准偏差和失效阈值评估。方法强调重复性测试（至少3组样品）和环境控制，以消除误差，确保结果可重现。

检测标准

热空气老化检测需严格遵循国际和国家标准，以确保测试的一致性和可比性。主要标准包括ISO 188（橡胶和塑料热空气老化测试方法），该标准详细规定了温度范围、老化时间和性能评估流程；ASTM D573（美国材料试验协会标准，针对橡胶热空气老化），强调硬度变化和拉伸性能变化的测试要求；以及GB/T 3512（中国国家标准，类似ISO 188），适用于国内行业应用。这些标准定义了具体的检测参数，如老化温度（通常在70°C至150°C之间）、持续时间（24小时至1000小时不等）、样品尺寸和数据处理方法。标准还要求使用符合规范的仪器校准，并报告变化率的允许偏差（如±5%）。遵循这些标准有助于跨行业比较数据，确保检测结果在全球范围内被认可，用于产品质量认证和法规合规。