58071鋁用炭素材料檢測(cè)方法 第13部分 楊氏模量的測(cè)定 靜測(cè)法 標(biāo)準(zhǔn) YS T 63.13-2006.pdf

I C S 71 . 1 0 0 . 1 0Q 5 2yS中華人 民共和 國(guó)有 色金屬行 業(yè)標(biāo) 準(zhǔn)Y S / T 6 3 . 1 3 -2 0 0 6 鋁用炭素材料檢測(cè)方法第 1 3部分楊氏模量的測(cè)定靜測(cè)法C a r b o n a c e o u s m a t e r i a l s u s e d i n t h e p r o d u c t i o n o f a l u mi n i u m P a r t 1 3 : D e t e r m i n a t i o n o f y o u n g s m o d u l u s 一St at i c al modu l us met ho d2 0 0 6 - 0 3 - 0 7 發(fā)布2 0 0 6 - 0 8 - 0 1 實(shí)施國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā) 布YS / T 6 3 . 1 3 -2 0 0 6月 U呂Y S / T 6 3 鋁用炭素材料檢測(cè)方法 共有2 0 部分:-Y S / T 6 3 . 1 第 1 部分陰極糊試樣焙燒方法、 焙燒失重的測(cè)定及生坯試樣表觀密度的測(cè)定一一Y S / T 6 3 . 2 第 2 部分陰極炭塊和預(yù)焙陽(yáng)極室溫電阻率的測(cè)定-Y S / T 6 3 . 3 第 3 部分熱導(dǎo)率的測(cè)定比較法-Y S / T 6 3 . 4 第 4 部分熱膨脹系數(shù)的測(cè)定-Y S / T 6 3 . 5 第 5 部分有壓下底部炭塊鈉膨脹率的測(cè)定Y S / T 6 3 , 6 第6 部分 開(kāi)氣孔率的 測(cè)定液體靜力學(xué)法-Y S / T 6 3 . 7 第 7 部分表觀密度的測(cè)定尺寸法-Y S / T 6 3 . 8 第 8 部分二甲苯中密度的測(cè)定比重瓶法-Y S / T 6 3 . 9 第 9 部分真密度的測(cè)定氦比重計(jì)法-Y S / T 6 3 . 1 0 第 1 0部分空氣滲透率的測(cè)定- 一 Y S / T 6 3 . 1 1 第 1 1 部分空氣反應(yīng)性的測(cè)定質(zhì)量損失法-Y S / T 6 3 . 1 2 第 1 2 部分預(yù)焙陽(yáng)極 C O : 反應(yīng)性的測(cè)定質(zhì)量損失法-Y S / T 6 3 . 1 3 第 1 3 部分楊氏模量的測(cè)定靜測(cè)法-YS / T 6 3 . 1 4 第 1 4部分抗折強(qiáng)度的測(cè)定三點(diǎn)法-YS / T 6 3 . 1 5 第 1 5 部分耐壓強(qiáng)度的測(cè)定Y S / T 6 3 . 1 6 第 1 6部分微量元素的測(cè)定X射線熒光光譜分析方法Y S / T 6 3 . 1 7 第 1 7部分揮發(fā)分的測(cè)定一 一Y S / T 6 3 . 1 8 第1 8 部分 水分含量的測(cè)定-Y S / T 6 3 . 1 9 第 1 9部分灰分含量的測(cè)定-Y S / T 6 3 . 2 0 第 2 0部分硫分的測(cè)定本部分為第 1 3 部分本部分由全國(guó)有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)提出并歸口。本部分由中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司鄭州研究院負(fù)責(zé)起草本部分由中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司貴州分公司起草。本部分主要起草人: 李興鋼、 吳燕、 路增進(jìn)、 曾萍本部分由全國(guó)有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)解釋Y S / T 6 3 . 1 3 -2 0 0 6 鋁用炭素材料檢測(cè)方法第 1 3部分楊氏模量的測(cè)定靜測(cè)法范圍本部分規(guī)定了在 1 0 C -3 5 范圍內(nèi)底部陰極炭塊、 預(yù)焙陽(yáng)極楊氏模量的測(cè)定方法。本部分適用 于在 1 0 C - 3 5 范 圍內(nèi)底 部陰極 炭塊、 預(yù)焙 陽(yáng)極楊氏模量 的測(cè)定 。2規(guī)范性引用文件 下列文件中的條款通過(guò)本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本部分的條款。凡是注日期的引用文件， 其隨后所有的修改單( 不包括勘誤的內(nèi)容) 或修訂版均不適用于本部分， 然而， 鼓勵(lì)根據(jù)本部分達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些 文件 的最新 版本 。凡是不注 日期的引用文件 ， 其最新版本適用 于本部分 。Y S / T 6 2 . 1 鋁用炭素材料取樣方法第 1 部分底部炭塊YS / T 6 2 . 3 鋁用炭素材料取樣方法第 3 部分預(yù)焙陽(yáng)極3方法原理 楊氏模量( 即楊氏彈性模量， Y o u n g s mo d u l u s ) 是材料在外力作用下， 在彈性變形區(qū)域內(nèi)應(yīng)力與壓縮或伸長(zhǎng)形變之間關(guān)系的量度， 其數(shù)值為試樣橫截面所受正應(yīng)力( 的與所產(chǎn)生的應(yīng)變( 。 ) 之間的比值， 以E表示?？梢杂糜诒碚鞑牧系挚箍v向彈性變形能力。炭素材料負(fù)荷后在彈性變形階段服從虎克定律，即炭素材料在彈性變化限度內(nèi)， 應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系為直線， 所受的應(yīng)力與它所產(chǎn)生的應(yīng)變會(huì)成正比。根據(jù)這一定律， 采用平穩(wěn)緩慢地增加載荷， 施加壓力于試樣一段時(shí)間后， 測(cè)得直線階段( 應(yīng)力一 變形彈性區(qū)域內(nèi)) 試樣所受的負(fù)荷及相應(yīng)長(zhǎng)度的變化量， 通過(guò)公式( 1 ) 計(jì)算出楊氏模量， 見(jiàn)公式 : E=二. . . . . . . . . . . . . . . . ( 1 ) E 式 中: E 材料的楊氏模量， 單位為吉帕( GP a ) ; 。 材料在外力作用下單位面積上所受的作用力， 單位為吉帕( GP a ) ; 。 材料因受外力作用而產(chǎn)生的相對(duì)伸長(zhǎng)量( 即形變) ， 以百分?jǐn)?shù)表示( %) 。4儀器4 . 1 試驗(yàn)設(shè)備: 能測(cè)量材料應(yīng)力與應(yīng)變的設(shè)備， 一般主要由加力設(shè)備、 測(cè)壓儀、 測(cè)變形儀器、 數(shù)據(jù)處理器( 如計(jì)算機(jī)、 微處理器等) 組成， 由加力設(shè)備施加壓力于樣品， 使用測(cè)壓儀測(cè)量壓力， 通過(guò)測(cè)變形儀器測(cè)量樣品的形變， 數(shù)據(jù)處理器負(fù)責(zé)測(cè)量、 收集、 計(jì)算數(shù)據(jù)， 并得到測(cè)試結(jié)果， 其中加力設(shè)備是要能提供適合于靜載荷的壓力加載系統(tǒng)( 根據(jù)最大載荷確定相適應(yīng)的量程) : 測(cè)壓儀是能反映出作用于試樣上載荷的數(shù)值的測(cè)力、 示值系統(tǒng)( 根據(jù)最終載荷確定測(cè)力最大刻度) ; 測(cè)變形儀器是能測(cè)量試樣在彈性范圍內(nèi)微小變形量的儀器( 量程與最終變形量相適應(yīng)， 測(cè)量精度為 1 I m)4 . 2 長(zhǎng)度測(cè)定設(shè)備: 游標(biāo)卡尺或千分尺。5取樣及試樣制備5 . 1 底部陰極炭塊和預(yù)焙陽(yáng)極分別按照YS / T 6 2 . 1 和 Y S / T 6 2 . 3 取樣。鉆取圓柱體試樣， 尺寸為直徑 5 0 mm士2 mm， 長(zhǎng)度 5 0 m m士0 . 1 m m， 試樣長(zhǎng)度方向上直徑一致， 兩端面平行。 1YS / T 6 3 . 1 3 - 2 0 0 65 . 2 將試樣在 1 2 0 士5 下烘干 1 2 h , 然后冷卻至室溫。6測(cè)定步驟試樣尺寸的測(cè)t 在試樣兩端和長(zhǎng)度的 1 / 3 和 2 / 3 處分別測(cè)量其直徑， 按照直徑的四個(gè)測(cè)量值分別計(jì)算面積， 然后計(jì)算面積的 算術(shù)平均值萬(wàn) ， 計(jì)算結(jié)果精確至小 數(shù)點(diǎn)后兩位數(shù)字6 . 1 . 2 沿圓柱體試樣的圓周每間 隔9 0 0 測(cè)量其長(zhǎng)度， 計(jì)算長(zhǎng)度四個(gè)測(cè)量值的算術(shù)平均值云 ) ， 計(jì)算結(jié)果精確至小數(shù)點(diǎn)后兩位數(shù)字。6 . 2測(cè)試6 . 2 . ， 將 試 樣 放 在 受 壓 中 心 的 位 置 上 ， 穩(wěn) 定 均 勻 地 施 力 。 壓 力 ， 力 口 壓 速 度 為 音 m m / s o6 . 2 . 2 首先進(jìn)行預(yù)壓， 第一次增加壓力至 1 0 0 0 0 N， 去除切割時(shí)造成的毛刺( 會(huì)影響彈性系數(shù)的測(cè)試結(jié)果) ， 然后卸載。6 . 2 . 3 接著第二次增加壓力至 3 0 0 0 0 N， 在壓力在 1 0 0 0 0 N-3 0 0 0 0 N之間時(shí)， 進(jìn)行測(cè)量， 然后卸載在此期間， 對(duì)應(yīng)每一個(gè)壓力 P， 試樣都有相對(duì)于原始長(zhǎng)度厄 。 的一個(gè)變形量 A L， 壓力 P與變形量 A L之間呈直線關(guān)系， 如圖 1 所示。在壓力為 1 0 0 0 0 N-3 0 0 0 0 N之間時(shí)， 任取一個(gè)測(cè)量點(diǎn)t , 測(cè)量該點(diǎn)試樣的所受的壓力 P 。 和變形量 L( 即試樣的原始長(zhǎng)度 乙 和壓縮后的長(zhǎng)度L . 之差) 。負(fù) 荷P IN3 nn no側(cè) 量 點(diǎn) t1 0 0004 L ，長(zhǎng) 度變化 d L / N m圖 1 壓 力 P與長(zhǎng)度變化A 4 L的關(guān)系 曲線圖上 述 2次加壓壓力和楊氏模量 的測(cè)量 如圖 2所示 :30 00 010 00 0峙 加壓次數(shù)圖 2測(cè)定設(shè)備 2次加壓壓力操作示意圖YS / T 6 3 . 1 3 -2 0 0 67 測(cè)定結(jié)果的計(jì)算 根據(jù)第 2 次加壓測(cè)得的壓力 P ， 與試樣的變形量 L 。 按公式( 2 ) 計(jì)算楊氏模量 E;(2 )只11、些LO -一 口1。 一一 E 式 中: E材料的楊氏模量， 單位為吉帕( G P a ) ; P測(cè)試開(kāi)始后， 測(cè)量點(diǎn) t 的壓力， 單位為千牛( K N) ;L o測(cè)試前試樣的初始長(zhǎng)度， 單位為毫米( mm) ; A 試樣的截面積， 單位為平方毫米( mm ) ;,I L , -測(cè)試開(kāi)始后， 相應(yīng)于 P ， 時(shí)的試樣初始長(zhǎng)度與測(cè)