《GB/T31930-2015金屬材料

延性試驗

多孔狀和蜂窩狀金屬壓縮試驗方法》

專題研究報告目錄多孔/蜂窩金屬壓縮試驗核心邏輯:GB/T31930-2015如何錨定行業(yè)檢測基準?專家視角拆解標準底層設計加載速率與環(huán)境控制:GB/T31930-2015中的核心參數(shù),專家剖析其對試驗結(jié)果的決定性影響試驗設備選型與校準:GB/T31930-2015的硬性要求,未來智能化檢測趨勢下設備升級方向探討標準適用范圍與邊界:哪些多孔/蜂窩金屬需遵循?深度剖析GB/T31930-2015的適用場景與排除情形實際應用案例復盤:GB/T31930-2015如何指導行業(yè)實踐?熱點領域試驗偏差問題深度解析試驗樣品制備玄機何在?GB/T31930-2015全流程規(guī)范解讀,未來輕量化趨勢下樣品管控關鍵點壓縮性能指標解讀:屈服強度

、抗壓強度等如何界定?GB/T31930-2015與行業(yè)熱點應用的適配性分析數(shù)據(jù)記錄與結(jié)果處理:GB/T31930-2015規(guī)范要點,專家視角破解數(shù)據(jù)偏差的核心疑點與國際標準對比:GB/T31930-2015的差異化優(yōu)勢,未來國際化適配趨勢下的調(diào)整方向預測標準升級與發(fā)展展望:適配未來材料創(chuàng)新需求,GB/T31930-2015修訂方向?qū)＜翌A多孔/蜂窩金屬壓縮試驗核心邏輯：GB/T31930-2015如何錨定行業(yè)檢測基準？專家視角拆解標準底層設計標準制定的行業(yè)背景與核心目標01多孔狀和蜂窩狀金屬因輕量化、高吸能等特性，廣泛應用于航空航天、汽車制造等領域。此前行業(yè)檢測方法不統(tǒng)一，導致產(chǎn)品質(zhì)量評估偏差大。本標準核心目標是建立統(tǒng)一、科學的壓縮試驗方法，規(guī)范檢測流程，保障產(chǎn)品性能一致性，為行業(yè)質(zhì)量管控提供核心依據(jù)，適配當時及未來輕量化材料的應用拓展需求。02（二）延性試驗框架下壓縮試驗的定位與價值01延性是金屬材料關鍵性能指標，多孔/蜂窩金屬因結(jié)構(gòu)特殊性，其延性評估需聚焦壓縮工況。本標準在延性試驗體系中，明確壓縮試驗的核心地位，通過精準測定壓縮過程中的性能變化，反映材料抗變形、吸能等核心能力，為材料選型、結(jié)構(gòu)設計提供關鍵數(shù)據(jù)支撐，填補了特殊結(jié)構(gòu)金屬壓縮檢測的標準空白。02（三）標準底層設計的核心原則與邏輯架構(gòu)底層設計遵循“科學性、實用性、前瞻性”原則，邏輯架構(gòu)分為范圍界定、術語定義、試驗準備、試驗過程、結(jié)果處理、試驗報告6大模塊。各模塊層層遞進，從基礎認知到實操規(guī)范再到結(jié)果輸出，形成完整閉環(huán)，既保障檢測過程的規(guī)范性，又確保結(jié)果的準確性和可比性，契合行業(yè)檢測的全流程管控需求。、試驗樣品制備玄機何在？GB/T31930-2015全流程規(guī)范解讀，未來輕量化趨勢下樣品管控關鍵點樣品取樣的基本原則與位置要求樣品取樣需遵循“代表性、均勻性”原則，應從同一批次、同一規(guī)格的產(chǎn)品中隨機抽取，取樣位置需避開缺陷集中區(qū)域。標準明確，對于板材類產(chǎn)品，取樣方向需平行于軋制方向；對于型材類產(chǎn)品，需覆蓋不同截面位置，確保樣品能真實反映整體產(chǎn)品的性能，規(guī)避因取樣偏差導致的試驗結(jié)果失真。（二）樣品尺寸規(guī)格與公差控制標準標準規(guī)定，樣品高度與直徑（或邊長）比值宜為1~2，常用尺寸為直徑10mm、高度15mm或邊長10mm、高度15mm。尺寸公差需控制在±0.1mm內(nèi)，端面平行度公差不大于0.02mm，垂直度公差不大于0.05mm。嚴格的尺寸管控可避免因幾何偏差影響應力分布，保障壓縮試驗的準確性，適配未來高精度產(chǎn)品的檢測需求。（三）樣品預處理的核心要求與操作規(guī)范1樣品預處理需去除表面油污、氧化皮及雜質(zhì)，可采用機械打磨或化學清洗方式，處理后表面粗糙度Ra不大于1.6μm。對于多孔材料，需避免預處理過程中堵塞孔隙或損傷孔結(jié)構(gòu)。預處理后需在23±5℃環(huán)境中放置不少于2h，使樣品溫度與環(huán)境溫度一致，減少溫度對試驗結(jié)果的影響。2未來輕量化趨勢下樣品管控的優(yōu)化方向隨著輕量化趨勢下多孔/蜂窩金屬向薄壁、高精度方向發(fā)展，樣品管控需強化微尺寸樣品的制備技術，研發(fā)專用取樣工具，減少取樣過程中的結(jié)構(gòu)損傷。同時，需建立樣品信息追溯體系，記錄取樣位置、尺寸參數(shù)、預處理過程等信息，實現(xiàn)全流程可追溯，提升檢測的精準性和可靠性。、加載速率與環(huán)境控制：GB/T31930-2015中的核心參數(shù)，專家剖析其對試驗結(jié)果的決定性影響加載速率的分級標準與選擇依據(jù)1標準將加載速率分為三級：慢速（0.5~1.5）mm/min、中速（5~15）mm/min、快速（50~150）mm/min。選擇依據(jù)需結(jié)合材料特性及應用場景，軟質(zhì)多孔金屬宜采用慢速加載，避免加載過快導致結(jié)構(gòu)瞬時破壞；硬質(zhì)蜂窩金屬可采用中速或快速加載，模擬實際工況下的受力狀態(tài)。加載速率需保持恒定，波動范圍不超過±10%。2（二）加載方式的規(guī)范要求與操作要點01加載方式采用軸向壓縮，加載過程中需確保載荷均勻施加于樣品端面，避免出現(xiàn)偏心加載。標準要求，加載前需調(diào)整試驗機壓頭與樣品的同軸度，同軸度偏差不大于0.5mm。加載至樣品出現(xiàn)明顯屈服或破壞時，需持續(xù)記錄載荷-位移數(shù)據(jù)，直至載荷下降至峰值載荷的50%或樣品壓縮量達到原高度的50%。02（三）環(huán)境溫度與濕度的控制范圍及影響01試驗環(huán)境溫度需控制在23±5℃,相對濕度45%~75%。溫度過高會降低金屬材料的強度和硬度，導致試驗結(jié)果偏低；溫度過低則會增加材料脆性，使屈服強度偏高。濕度超標可能導致樣品表面銹蝕或試驗機部件損壞，影響試驗的穩(wěn)定性。標準要求，試驗前需對環(huán)境參數(shù)進行校準記錄。02極端環(huán)境下試驗參數(shù)的調(diào)整策略（專家視角）針對極端溫度、濕度環(huán)境下的試驗，專家建議根據(jù)實際應用場景調(diào)整參數(shù)。低溫環(huán)境下可適當降低加載速率，避免材料脆性斷裂；高溫環(huán)境下需選用耐高溫試驗機部件，并縮短試驗時間，減少溫度對設備和樣品的影響。同時，需在試驗報告中明確環(huán)境參數(shù)及調(diào)整依據(jù)，確保結(jié)果的可比性。、壓縮性能指標解讀：屈服強度、抗壓強度等如何界定？GB/T31930-2015與行業(yè)熱點應用的適配性分析核心性能指標的定義與界定標準1標準明確核心性能指標包括屈服強度、抗壓強度、彈性模量、壓縮應變等。屈服強度指樣品發(fā)生屈服時的應力，無明顯屈服點時采用規(guī)定非比例壓縮應變0.2%對應的應力；抗壓強度指試驗過程中的最大應力；彈性模量通過載荷-位移曲線的彈性階段計算得出；壓縮應變以樣品壓縮量與原高度的比值表示。2（二）指標計算方法與數(shù)據(jù)精度要求01屈服強度計算需選取載荷-位移曲線的屈服階段，采用線性回歸法確定彈性階段斜率；抗壓強度為峰值載荷與樣品原始橫截面積的比值；數(shù)據(jù)精度要求保留三位有效數(shù)字，計算過程中橫截面積、位移等參數(shù)的測量精度需符合標準規(guī)定。標準強調(diào)，數(shù)據(jù)計算需排除異常點，確保結(jié)果的準確性。02（三）行業(yè)熱點應用對性能指標的要求適配1航空航天領域?qū)Χ嗫?蜂窩金屬的抗壓強度和吸能性要求較高，需滿足抗壓強度≥200MPa，壓縮應變≥30%；汽車防撞領域注重材料的屈服強度和吸能效率，屈服強度宜控制在50~100MPa；新能源領域則強調(diào)彈性模量的穩(wěn)定性，波動范圍不超過±5%。本標準指標體系可全面覆蓋上述熱點領域的檢測需求。2指標異常的原因分析與解決對策（深度剖析）01深度剖析表明，指標異常多源于樣品缺陷、加載偏心、環(huán)境波動等。樣品孔隙不均勻會導致抗壓強度偏低；加載偏心會使屈服強度測試值偏高；溫度波動會影響彈性模量穩(wěn)定性。對策包括：嚴格把控樣品質(zhì)量，優(yōu)化加載同軸度調(diào)整流程，強化環(huán)境參數(shù)管控，同時增加平行試驗次數(shù)，取平均值減少誤差。02、試驗設備選型與校準：GB/T31930-2015的硬性要求，未來智能化檢測趨勢下設備升級方向探討核心試驗設備的技術要求與選型標準核心設備為電子萬能試驗機，需滿足載荷量程0~1000kN，載荷示值誤差不超過±1%，位移測量精度不低于0.01mm。試驗機需配備軸向引伸計，用于精準測量樣品位移；還需具備恒速率加載功能，確保加載過程穩(wěn)定。選型時需結(jié)合試驗樣品的最大載荷需求，預留20%~30%的量程余量。12（二）設備校準的周期、項目與規(guī)范流程設備校準周期為1年，必要時每6個月校準一次。校準項目包括載荷示值、位移測量、加載速率、同軸度等。校準需由具備資質(zhì)的機構(gòu)進行，采用標準砝碼或標準樣品進行比對，校準結(jié)果需符合JJG475-2008《電子式萬能試驗機檢定規(guī)程》。校準后需粘貼校準合格標識，并記錄校準數(shù)據(jù)。（三）輔助設備的配置要求與作用解析輔助設備包括樣品夾具、表面粗糙度儀、千分尺、環(huán)境溫濕度計等。樣品夾具需保證樣品定位準確，避免加載時滑動；表面粗糙度儀用于檢測樣品預處理后的表面質(zhì)量；千分尺用于測量樣品尺寸，精度需達到0.001mm；溫濕度計用于實時監(jiān)測試驗環(huán)境參數(shù)。輔助設備的精準度直接影響試驗結(jié)果的可靠性。未來智能化檢測趨勢下設備升級方向未來設備升級需聚焦智能化、自動化與數(shù)據(jù)化。建議配備AI視覺識別系統(tǒng)，實現(xiàn)樣品尺寸自動測量與缺陷檢測；研發(fā)自動加載與同軸度校準模塊，提升試驗效率；搭建云端數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)實時上傳、分析與追溯。同時，需強化設備的兼容性，適配不同規(guī)格樣品的檢測需求。、數(shù)據(jù)記錄與結(jié)果處理：GB/T31930-2015規(guī)范要點，專家視角破解數(shù)據(jù)偏差的核心疑點（五）

數(shù)據(jù)記錄的核心內(nèi)容與格式要求數(shù)據(jù)記錄需包含樣品信息

、

設備信息

、

環(huán)境參數(shù)

、

加載參數(shù)

、

載荷-位移數(shù)據(jù)

、

性能指標計算結(jié)果等

。記錄格式需規(guī)范，

采用表格形式呈現(xiàn)，明確每項數(shù)據(jù)的單

位與精度

。

標準要求，

載荷-位移數(shù)據(jù)需連續(xù)記錄，

記錄間隔不超過0.

1mm

位移，

確保能完整反映樣品的壓縮過程。（六）

結(jié)果處理的統(tǒng)計方法與異常值判定結(jié)果處理采用算術平均法，

平行試驗次數(shù)不少于3次，當試驗結(jié)果的相對偏差不超過5%時，

取平均值作為最終結(jié)果；

相對偏差超過5%時，

需增加試驗次數(shù)至

5次，

剔除異常值后再取平均值

。

異常值判定采用格拉布斯法，當某一結(jié)果的偏差超過臨界值時，

判定為異常值，

需分析原因并重新試驗。（七）

數(shù)據(jù)偏差的核心疑點與成因分析（專家視角）專家指出，

數(shù)據(jù)偏差核心疑點集中在系統(tǒng)誤差與隨機誤差的區(qū)分

。

系統(tǒng)誤差源于設備校準不準

、樣品尺寸測量偏差等，

具有規(guī)律性；

隨機誤差源于環(huán)境波動

、操

作差異等，

無明顯規(guī)律

。

成因包括：

設備未定期校準

、樣品預處理不規(guī)范

、

加載速率波動

、

數(shù)據(jù)記錄不及時等，

需針對性采取管控措施。（八）

數(shù)據(jù)追溯與報告編制的規(guī)范要求數(shù)據(jù)需建立完整的追溯體系，

記錄每一步操作的人員

、

時間

、參數(shù)等信息，

確保數(shù)據(jù)可溯源

。

試驗報告需包含標題

、樣品信息

、

試驗依據(jù)

、

設備信息

、

環(huán)境參數(shù)

、試驗結(jié)果

、

結(jié)論等內(nèi)容，

報告需加蓋檢測機構(gòu)公章，由檢測人員與審核人員簽字確認

。

報告格式需符合GB/T

1.1-2020

的相關規(guī)定。、標準適用范圍與邊界：哪些多孔/蜂窩金屬需遵循？深度剖析GB/T31930-2015的適用場景與排除情形0102多孔狀金屬為隨機孔隙結(jié)構(gòu)，蜂窩狀金屬為規(guī)則蜂窩結(jié)構(gòu)，孔徑范圍0.1~10mm，孔壁厚度0.01~1mm，適配多數(shù)工業(yè)應用的材料類型。標準適用的材料類型與結(jié)構(gòu)特征本標準適用于孔隙率10%~80%的多孔狀和蜂窩狀金屬材料，包括鋁及鋁合金、鎂及鎂合金、鈦及鈦合金等有色金屬，以及鋼等黑色金屬。材料結(jié)構(gòu)特征需滿足：（二）適用的試驗類型與應用領域適用的試驗類型為室溫下的靜態(tài)軸向壓縮試驗，不包括動態(tài)壓縮試驗、高溫/低溫壓縮試驗及側(cè)向壓縮試驗。應用領域涵蓋航空航天、汽車制造、軌道交通、新能源、建筑等行業(yè)，適用于原材料檢驗、成品質(zhì)量管控、產(chǎn)品研發(fā)等場景，為不同領域的材料性能評估提供統(tǒng)一標準。（三）標準的排除情形與邊界界定01標準明確排除以下情形：孔隙率低于10%或高于80%的金屬材料；孔徑小于0.1mm或大于10mm的多孔/蜂窩金屬；復合材料中的多孔/蜂窩金屬層；動態(tài)載荷下的壓縮試驗；極端溫度（低于-20℃或高于100℃)環(huán)境下的試驗。邊界界定需結(jié)合材料特性、試驗條件及應用場景綜合判斷。02模糊場景的適用判定方法（深度剖析）01深度剖析表明，模糊場景可采用“核心特征匹配法”判定。對于孔隙率接近邊界（如9%、81%）的材料，需結(jié)合應用場景判斷，若用于常規(guī)工業(yè)領域，可參考本標準；若用于高端精密領域，需專項試驗。對于復合多孔材料，若多孔層為主要受力部分，可單獨取樣按本標準試驗，需在報告中明確說明。02、與國際標準對比：GB/T31930-2015的差異化優(yōu)勢，未來國際化適配趨勢下的調(diào)整方向預測主要國際標準對標分析（ASTM、ISO相關標準）對標ASTMC365/C365M-21《蜂窩金屬材料壓縮試驗方法》及ISO13314:2011《金屬材料多孔材料壓縮試驗》，三者核心框架一致，均涵蓋樣品制備、試驗過程、結(jié)果處理等內(nèi)容。差異在于：ASTM標準側(cè)重蜂窩金屬，ISO標準覆蓋范圍更廣，本標準更貼合國內(nèi)材料特性，對樣品尺寸公差、加載速率等要求更精細。（二）GB/T31930-2015的差異化優(yōu)勢與特色01差異化優(yōu)勢體現(xiàn)在三個方面：一是適配國內(nèi)材料生產(chǎn)工藝，樣品尺寸規(guī)格更符合國內(nèi)常見產(chǎn)品型號；二是強化實用性，增加了大量實操指導內(nèi)容，降低中小企業(yè)檢測難度；三是兼顧經(jīng)濟性，對設備要求不盲目追求高端，適配國內(nèi)多數(shù)檢測機構(gòu)的設備條件，更利于標準的推廣實施。02（三）國際化適配存在的差距與不足01存在的差距包括：一是覆蓋范圍較窄，未包含動態(tài)壓縮、高溫壓縮等特殊試驗；二是與國際標準的兼容性不足，試驗結(jié)果的國際互認度有待提升；三是技術更新滯后，未及時納入新型多孔/蜂窩金屬材料的檢測要求。這些不足限制了國內(nèi)產(chǎn)品的國際化應用，需針對性改進。02未來國際化適配的調(diào)整方向預測01未來調(diào)整需聚焦“兼容與特色并存”。建議擴大標準覆蓋范圍，增加動態(tài)、高低溫壓縮試驗內(nèi)容；優(yōu)化試驗參數(shù)，提升與國際標準的結(jié)果互認度；引入國際先進技術，結(jié)合國內(nèi)材料特性，制定差異化的檢測方法；積極參與國際標準制定，輸出中國技術方案，提升行業(yè)話語權。02、實際應用案例復盤：GB/T31930-2015如何指導行業(yè)實踐？熱點領域試驗偏差問題深度解析航空航天領域：蜂窩鋁壓縮試驗案例復盤某航空企業(yè)采用本標準對蜂窩鋁樣品進行壓縮試驗，樣品規(guī)格為邊長10mm、高度15mm，加載速率10mm/min。試驗發(fā)現(xiàn)，樣品抗壓強度測試值波動較大，經(jīng)復盤，原因是樣品端面平行度超標。按標準要求優(yōu)化樣品加工工藝后，試驗偏差降至3%以內(nèi)，滿足航空領域質(zhì)量管控要求，驗證了標準的指導性。12（二）汽車制造領域：多孔鎂合金吸能性能檢測案例某汽車零部件企業(yè)針對多孔鎂合金防撞件，依據(jù)本標準檢測吸能性能。試驗過程中，通過載荷-位移曲線計算壓縮應變與吸能效率，發(fā)現(xiàn)材料吸能效率未達設計要求。結(jié)合標準指標分析，優(yōu)化了材料孔隙率參數(shù)，將孔隙率從60%調(diào)整至50%，最終吸能效率提升20%，符合汽車防撞設計需求。12（三）熱點領域試驗偏差的共性問題解析熱點領域試驗偏差共性問題包括：樣品制備不規(guī)范（尺寸公差超標、表面處理不到位）、加載偏心、環(huán)境參數(shù)管控不嚴、設備未定期校準等。這些問題導致試驗結(jié)果失真，影響產(chǎn)品設計與質(zhì)量評估。核心原因是企業(yè)對標準理解不深入，實操流程未嚴格遵循標準要求，需加強標準宣貫與實操培訓。標準落地的優(yōu)化建議與實操技巧優(yōu)化建議：一是開展針對性培訓，提升檢測人員對標準的理解與實操能力；二是建立標準化試驗流程，