ICS81.060.30

CCSQ32

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/SCS000027—2023

陶瓷纖維復(fù)絲高溫拉伸性能試驗(yàn)方法

Determinationofthetensilepropertiesofceramicmultifilamentyarnsatelevated

temperature

2023-10-27發(fā)布2023-11-27實(shí)施

上海市硅酸鹽學(xué)會(huì)發(fā)布

T/SCS000027—2023

陶瓷纖維復(fù)絲高溫拉伸性能試驗(yàn)方法

警示——使用本文件的人員應(yīng)有正規(guī)實(shí)驗(yàn)室工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本文件并未指出所有可能的安全問(wèn)

題。使用者有責(zé)任采取適當(dāng)?shù)陌踩徒】荡胧?，并保證符合國(guó)家有關(guān)法規(guī)規(guī)定的條件。

1范圍

本文件規(guī)定了陶瓷纖維復(fù)絲高溫拉伸性能試驗(yàn)方法的術(shù)語(yǔ)和定義、原理、儀器和材料、樣品、試驗(yàn)

步驟、試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算和試驗(yàn)報(bào)告。

本文件適用于氧化物陶瓷纖維和非氧化物陶瓷纖維復(fù)絲高溫拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、拉伸彈性模量、

斷裂能和斷裂功的測(cè)定。其他纖維（如：碳纖維和玻璃纖維）復(fù)絲高溫拉伸性能可參照使用本文件。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T3961纖維增強(qiáng)塑料術(shù)語(yǔ)

GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限值的表示和判定

GB/T16825.1靜力單軸試驗(yàn)機(jī)的檢驗(yàn)第一部分：拉力和（或）壓力試驗(yàn)機(jī)測(cè)力系統(tǒng)的檢驗(yàn)與校

準(zhǔn)

T/SCS000026—2023陶瓷纖維密度和線密度的測(cè)定

3術(shù)語(yǔ)和定義

GB/T3961界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

復(fù)絲multifilamentyarn

也稱(chēng)為束絲，是長(zhǎng)絲的一種，由多孔噴絲板紡出細(xì)絲或并合而成的有捻或無(wú)捻絲束。

初始橫截面積initialcross-sectionarea

纖維復(fù)絲在室溫下的橫截面積。

復(fù)絲拉伸強(qiáng)度multifilamenttensilestrength

載荷—形變量曲線上，最大拉伸載荷與初始橫截面積的比值。

斷裂能energyoffracture

纖維復(fù)絲拉伸斷裂過(guò)程中所需要的能量。

注：斷裂能可根據(jù)纖維拉伸載荷—形變量曲線圍成的面積計(jì)算得到。

斷裂功workoffracture

纖維復(fù)絲拉伸斷裂過(guò)程中單位面積所需的能量。

注：斷裂功可根據(jù)斷裂能與初始橫截面積的比值計(jì)算得到。

4原理

通過(guò)對(duì)陶瓷纖維復(fù)絲試樣在高溫下施加拉伸載荷至斷裂，并記錄拉伸載荷—位移曲線或拉伸載荷

—形變量曲線，獲得其最大拉伸載荷Ff，通過(guò)最大拉伸載荷Ff與初始橫截面積Af來(lái)計(jì)算纖維復(fù)絲的拉伸

1

T/SCS000027—2023

強(qiáng)度σt。根據(jù)纖維復(fù)絲拉伸載荷—形變量曲線線性部分的斜率計(jì)算纖維復(fù)絲的拉伸彈性模量E，根據(jù)拉

伸載荷—形變量曲線圍成的面積計(jì)算纖維復(fù)絲的斷裂能，根據(jù)斷裂能與初始橫截面積的比值計(jì)算纖維

復(fù)絲的斷裂功。

5儀器和材料

拉伸試驗(yàn)機(jī)

采用靜力單軸拉力試驗(yàn)機(jī)，能自動(dòng)記錄拉伸載荷—形變量曲線。試驗(yàn)機(jī)的測(cè)力系統(tǒng)應(yīng)按照GB/T

16825.1進(jìn)行校準(zhǔn)，其準(zhǔn)確度應(yīng)為0.5級(jí)，試驗(yàn)機(jī)的推薦量程為5kN。

光學(xué)引申計(jì)

光學(xué)引申計(jì)的測(cè)量范圍至少為纖維復(fù)絲拉伸形變量的2倍及以上，其分辨力不大于1μm。

夾具

與試驗(yàn)機(jī)相連時(shí)，樣品受拉時(shí)應(yīng)對(duì)中；夾具應(yīng)適合于夾持紙質(zhì)加強(qiáng)片樣品，宜采用氣壓可調(diào)的氣動(dòng)

夾具，通過(guò)調(diào)節(jié)氣壓大小夾緊纖維復(fù)絲，夾緊過(guò)程中應(yīng)避免夾具對(duì)復(fù)絲試樣端頭造成損傷。

加熱爐

加熱爐應(yīng)能夠加熱纖維復(fù)絲，并在拉伸性能測(cè)試過(guò)程中保持均勻且恒定的溫度。加熱爐應(yīng)能夠以至

少為10℃/min的加熱速率加熱。在測(cè)試溫度下的溫度變化應(yīng)不大于20℃。加熱爐的氣氛為空氣氣氛、惰

性氣氛或真空條件，加熱爐的氣氛應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中說(shuō)明。

膠粘劑

任何能將纖維復(fù)絲牢固粘在加強(qiáng)片上并不破壞纖維的膠水或強(qiáng)力膠，推薦采用環(huán)氧樹(shù)脂膠或丙烯

酸類(lèi)強(qiáng)力膠。

6樣品

樣品制備

6.1.1選取無(wú)起毛、斷紗、異物等缺陷的陶瓷纖維復(fù)絲進(jìn)行樣品制備，應(yīng)避免選取紗筒表層及紗筒端

面處的纖維。

6.1.2用厚度為（0.1~0.3）mm的紙質(zhì)加強(qiáng)片粘結(jié)在樣品兩端（如圖1所示），制備出標(biāo)距長(zhǎng)度的試

樣，推薦的標(biāo)距為（550±0.5）mm。推薦采用復(fù)印紙做加強(qiáng)片，推薦用室溫固化的環(huán)氧類(lèi)或丙烯酸類(lèi)

膠粘劑粘貼加強(qiáng)片。

樣品數(shù)量

制備的待測(cè)試樣數(shù)量應(yīng)滿足每組有效測(cè)試試樣的數(shù)量應(yīng)不少于10個(gè)。

單位為毫米（mm）

標(biāo)引符號(hào)和序號(hào)說(shuō)明：

L0——試樣標(biāo)距；

1——纖維復(fù)絲；

2——紙質(zhì)加強(qiáng)片。

圖1復(fù)絲試樣粘結(jié)示意圖

2

T/SCS000027—2023

7試驗(yàn)步驟

復(fù)絲密度和線密度的測(cè)試

按T/SCS000026—2023規(guī)定的方法測(cè)試?yán)w維復(fù)絲的密度和線密度。

高溫拉伸性能的測(cè)試

7.2.1將試樣與試驗(yàn)機(jī)加載軸線同軸，夾緊試樣。

7.2.2設(shè)置加熱爐加熱速率，速率范圍為（20～100）℃/min，設(shè)置加熱氣氛，啟動(dòng)加熱爐，對(duì)樣品

加熱至測(cè)試溫度。

7.2.3設(shè)定試驗(yàn)機(jī)加載速率，推薦的速率范圍為（5～30）mm/min，選擇的加載速率宜保證試樣在

（3～30）s內(nèi)發(fā)生斷裂。

7.2.4當(dāng)加熱爐測(cè)試溫度穩(wěn)定后，啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)至試樣拉伸破壞，記錄纖維拉伸載荷—形變量曲線（如

圖2所示）和試樣破壞形式。

7.2.5若試樣在測(cè)試中出現(xiàn)以下任一情況，應(yīng)予以判定無(wú)效：

a)試樣在加強(qiáng)片處拔出；

b)試樣破壞在夾具內(nèi)或試樣斷裂處離夾緊處距離小于10mm；

c)試樣在斷裂點(diǎn)處于恒溫區(qū)之外。

7.2.6重復(fù)7.2.1～7.2.5的操作，直至完成，一組試樣中至少得到10個(gè)有效測(cè)試結(jié)果。

圖2拉伸載荷（F）—形變量（L）曲線

8結(jié)果計(jì)算

拉伸強(qiáng)度σt

復(fù)絲拉伸強(qiáng)度按公式（1）計(jì)算：

??

?t=···············································································(1)

??

式中：

σt——拉伸強(qiáng)度，單位為兆帕（MPa）；

Ff——纖維復(fù)絲最大拉伸載荷，單位為牛頓（N）；

2

Af——纖維復(fù)絲的初始橫截面積，單位為平方毫米（mm），

纖維復(fù)絲的初始橫截面積按式（2）計(jì)算：

??

??=···············································································(2)

??

式中：

3

T/SCS000027—2023

2

Af——纖維復(fù)絲的初始橫截面積，單位為平方毫米（mm）；

Tf——纖維復(fù)絲的線密度，單位為克每米（g/m）；

3

ρf——纖維復(fù)絲的密度，單位為克每立方厘米（g/cm）。

復(fù)絲的拉伸強(qiáng)度按GB/T8170的規(guī)定保留至整數(shù)位。

斷裂伸長(zhǎng)率

纖維的拉伸形變量L可采用光學(xué)引申計(jì)測(cè)定，也可采用儀器標(biāo)定法根據(jù)試驗(yàn)機(jī)的載荷—位移曲線計(jì)

算。采用儀器標(biāo)定法時(shí)，應(yīng)采用比纖維復(fù)絲初始橫截面積大約100倍的標(biāo)定樣品對(duì)載荷—位移曲線進(jìn)行

標(biāo)定，標(biāo)定樣品的材質(zhì)為耐高溫的陶瓷或金屬，標(biāo)距應(yīng)與纖維復(fù)絲相同。纖維復(fù)絲的斷裂伸長(zhǎng)率由纖維

的最大形變量和標(biāo)距公式（3）計(jì)算：

??

??=×100%········································································(3)

?0

式中：

εf——斷裂伸長(zhǎng)率，（%）；

Lf——最大形變量，單位為毫米（mm）；

L0——纖維復(fù)絲標(biāo)距，單位為毫米（mm）。

拉伸彈性模量E

拉伸彈性模量根據(jù)纖維復(fù)絲拉伸載荷—形變量曲線線性部分的斜率計(jì)算按公式（4）計(jì)算：

Δ??

E=×0×10?3·····································································(4)

??Δ?

式中：

E——拉伸彈性模量，單位為吉帕（GPa）；

ΔF——對(duì)應(yīng)于拉伸載荷—形變量曲線上線性部分的載荷增量（如圖2所示），單位為牛頓（N）；

2

Af——纖維復(fù)絲的初始截面面積，單位為平方毫米（mm）；

L0——纖維復(fù)絲標(biāo)距，單位為毫米（mm）；

ΔL——與拉伸載荷—形變量曲線上線性部分載荷增量ΔFf相對(duì)應(yīng)的形變量增量（如圖2所示），

單位為毫米（mm）。

復(fù)絲的拉伸彈性模量按GB/T8170的規(guī)定保留至整數(shù)位。

斷裂能與斷裂功

纖維復(fù)絲的斷裂能Wf按公式（5）計(jì)算：

?3????(5)

??=10×∫?=0?(?)??······························································

式中：

Wf——斷裂能，焦耳（J）；

F(L)——形變量為L(zhǎng)的載荷，單位為毫米（mm）；

Lmax——最大形變量，單位為毫米（mm）。

纖維復(fù)絲的斷裂功按公式（6）計(jì)算：

6

10×??

?f=············································································(6)

??

式中：

Wf——斷裂能，焦耳（J）；