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高低溫拉力試驗機在材料測試中的應用:以金屬薄膜高溫拉伸為例

 更新時間:2025-06-11 點擊量:121

在現代材料科學與工程領域,金屬薄膜材料因其獨te的物理化學性能,在微電子、航空航天、新能源等高新技術產業中發揮著越來越重要的作用。隨著應用環境日益嚴苛,對金屬薄膜材料在高溫條件下的力學性能評估提出了更高要求。

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本文科準測控小編將系統介紹金屬薄膜高溫拉伸測試的基本原理、相關標準、儀器配置以及標準操作流程,為相關領域的研究人員和工程師提供技術參考。通過精確控制測試條件和規范操作流程,可獲得真實可靠的金屬薄膜高溫力學性能數據,為材料研發、質量控制工程應用提供有力支撐。

 

一、測試原理

金屬薄膜高溫拉伸測試是通過對試樣施加軸向拉伸載荷,測定其在高溫環境下的力學性能參數。其基本原理包括:

熱力學原理:金屬材料在高溫下會發生原子擴散、晶界滑移等微觀結構變化,導致其力學性能與室溫條件下顯著不同。測試時需要精確控制溫度場,確保試樣受熱均勻。

1力學響應原理:通過測量載荷-位移曲線,可獲得金屬薄膜在高溫條件下的彈性模量、屈服強度、抗拉強度、延伸率等關鍵力學參數。

2應變測量原理:視頻引伸計通過非接觸式光學測量技術,實時追蹤試樣標距段變形,避免了傳統接觸式引伸計在高溫環境下的局限性。

測試過程中,溫度均勻性和穩定性是影響數據準確性的關鍵因素。金屬薄膜由于厚度小、熱容低,對溫度波動更為敏感,需要采用多區域獨立控溫技術確保測試條件的一致性。

 

二、測試標準

金屬薄膜高溫拉伸測試需遵循以下國際和國內標準:

1國際標準

ASTM E21-20《金屬材料高溫拉伸試驗方法》

ISO 6892-2:2018《金屬材料 拉伸試驗 第2部分:高溫試驗方法》

2國內標準

GB/T 228.2-2015《金屬材料 拉伸試驗 第2部分:高溫試驗方法》

GB/T 4338-2006《金屬材料 高溫拉伸試驗方法》

特殊要求:

對于厚度小于0.1mm的金屬薄膜,需參照ASTM E345-16《金屬箔拉伸試驗方法》中的相關規定

試樣裝夾應避免產生附加彎矩,夾持力需控制在適當范圍內

升溫速率一般控制在3-5°C/min,避免熱沖擊影響材料微觀結構

 

三、測試儀器配置

1雙柱萬能試驗機(搭配高溫爐)

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1高溫環境系統

三區加熱高溫爐:

溫度范圍:室溫~1200°C(可根據需求定制)

加熱方式:上、中、下三組獨立電阻絲加熱

均溫區尺寸:根據試樣尺寸定制,通常≥100mm

溫度波動:≤±1°C(穩態時)

溫度梯度:≤±2°C(均溫區內)

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2溫度測量系統

爐體測溫:三組K型熱電偶,分別監測上、中、下三區溫度

試樣測溫:1-3組微型熱電偶,直接貼附于試樣表面

溫度采集:多通道高精度溫度采集儀,分辨率0.1°C

 

3. 高溫拉伸夾具

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4. 視頻引伸計

測量原理:非接觸式光學測量

標距測量范圍:5-50mm(可調)

分辨率:0.1%FS

采樣頻率:≥50Hz

高溫適應性:配備專用濾光系統,消除熱輻射干擾

 

四、測試流程

步驟一、試樣準備

按照標準要求制備金屬薄膜試樣,常見形狀為啞鈴型

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精確測量試樣厚度和寬度(建議使用微米級測厚儀)

清潔試樣表面,確保無油污和氧化層

步驟二、儀器準備

安裝高溫拉伸夾具,確保上下夾具同軸度

校準試驗機載荷傳感器和位移傳感器

安裝視頻引伸計并設置標距段

檢查高溫爐密封性和熱電偶連接狀態

步驟三、試樣裝夾

打開高溫爐,將試樣裝入夾具中

調整夾持力,確保試樣不滑移且不受附加彎矩

在試樣標距段粘貼熱電偶(如需要)

關閉高溫爐,檢查各部件位置是否正確

步驟四、溫度控制

設置目標溫度和升溫速率(通常3-5°C/min

啟動加熱程序,實時監測三區溫度

達到目標溫度后保溫15-30分鐘,確保試樣溫度均勻

確認溫度穩定在允許波動范圍內(±2°C

步驟五、測試執行

設置拉伸速率(通常0.5-5mm/min,根據標準要求)

啟動視頻引伸計,開始記錄變形數據

開始拉伸測試,實時監測試驗曲線

測試至試樣斷裂,自動記錄最大載荷和斷裂位移

步驟六、數據采集與分析

采集載荷-位移曲線和溫度-時間曲線

計算彈性模量、屈服強度、抗拉強度等參數

分析斷口形貌(如需要)

生成測試報告,包括原始數據和計算結果

 

五、技術要點與常見問題

溫度均勻性控制:金屬薄膜對溫度梯度敏感,需確保三區溫度平衡。當試樣長度超過均溫區時,應考慮使用多段控溫或調整試樣尺寸。

夾持技術優化:金屬薄膜易在夾持處斷裂,可采用加強片或特殊夾面設計提高夾持可靠性。

熱膨脹補償:高溫下夾具和引伸計支架的熱膨脹會影響測量精度,需進行系統補償。

氧化防護:對于易氧化金屬,需在爐內通入惰性氣體保護。

數據同步:確保載荷、位移、溫度和視頻引伸計數據的精確同步,時間偏差應小于0.1秒。

 

以上就是小編介紹的有關于金屬薄膜高溫拉伸測試內容了,希望可以給大家帶來幫助!如果您還想了解更多關于金屬薄膜高溫拉伸測試方法、測試視頻,金屬高溫拉伸試驗標準、方法及過程、金屬高低溫拉伸試驗機,高溫拉伸實驗標準,臥式萬能拉力試驗機,萬能拉力試驗機作業指導書、廠家、說明書、原理、使用方法、操作規程和誤差如何調整,高溫拉力試驗機廠家、作業指導書和操作流程等問題,歡迎您關注我們,也可以給我們私信和留言,科準測控技術團隊為您免費解答!

 


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