GB∕T 44003-2024 力學(xué)性能測(cè)量 REBCO涂層導(dǎo)體（鍍銅）脫層強(qiáng)度測(cè)試方法

ICS29.050導(dǎo)體(鍍銅)脫層強(qiáng)度測(cè)試方法國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)I Ⅲ IV 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 46.3.1涂抹焊錫 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 6 6 69.1樣品 6 69.3結(jié)果 6附錄A(資料性)夾具參考信息與裝配注意事項(xiàng) 7Ⅱ 7A.2拉伸夾具(底座) 7 7 8 9附錄B(資料性)威布爾分布及可靠度 B.1概述 附錄C(資料性)不確定度 C.1單次脫層強(qiáng)度測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度 C.1.lo?合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 C.1.2F標(biāo)準(zhǔn)不確定度 附錄D(資料性)循環(huán)比對(duì)試驗(yàn)主要結(jié)果 D.1循環(huán)比對(duì)試驗(yàn)使用樣品參數(shù) D.2循環(huán)比對(duì)試驗(yàn)結(jié)果 2 3 5圖A.1拉伸夾具(底座) 7 7 8圖A.4連接體示意圖 8 9 Ⅲ用于REBCO涂層導(dǎo)體(鍍銅)。因此，本文件采用砧拉法對(duì)R室溫脫層強(qiáng)度測(cè)試表征REBCO涂層導(dǎo)體出廠時(shí)的脫層強(qiáng)度，同時(shí)作為液氮溫度下脫層強(qiáng)度的參照，液氮溫度下脫層強(qiáng)度測(cè)試則用于表征REBCO涂層導(dǎo)導(dǎo)體(鍍銅)脫層強(qiáng)度測(cè)試方法GB/T2900.100電工術(shù)語(yǔ)超導(dǎo)電性GB/T13634—2019金屬材料單軸試驗(yàn)機(jī)檢驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀的校準(zhǔn)GB/T16825.1—2022金屬材料靜力單軸試驗(yàn)機(jī)的檢驗(yàn)與校準(zhǔn)第1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)od2可靠度判據(jù)下的脫層強(qiáng)度給定可靠度百分比所對(duì)應(yīng)的脫層強(qiáng)度。4原理受橫向拉伸應(yīng)力作用直至發(fā)生層間分離。裝配圖示意圖見(jiàn)圖1。重復(fù)進(jìn)行n次(n≥16)測(cè)試，得到一組最大橫向拉伸應(yīng)力測(cè)試數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)符合威布爾分布。通過(guò)計(jì)算威布爾分布的三個(gè)參數(shù)，得到可靠度函數(shù)，進(jìn)而給出基于可靠度判據(jù)的脫層強(qiáng)度。5裝置5.1試驗(yàn)機(jī)應(yīng)使用能提供恒定橫梁位移速率控制系統(tǒng)的試驗(yàn)機(jī)。使用前，應(yīng)按GB/T16825.1—2022的附錄A“試驗(yàn)機(jī)的一般檢查”規(guī)定的要求對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行檢查，應(yīng)按GB/T13634—2019描述的步驟對(duì)試驗(yàn)機(jī)拉伸夾具包括拉伸夾具(底座)和拉伸夾具(萬(wàn)向接頭),拉伸夾具(底座)的設(shè)計(jì)圖見(jiàn)附錄A的3——具有能與試驗(yàn)機(jī)和砧頭有效連接的機(jī)構(gòu)；——測(cè)試過(guò)程不發(fā)生大變形和破壞；——通過(guò)萬(wàn)向連接保證垂直拉伸。上、下砧頭均采用與樣品表面銅層熱膨脹系數(shù)相同或相近的無(wú)氧銅材料制作，能與夾具有效連接且施加垂直載荷，方便垂直焊接于樣品表面。上、下砧頭的設(shè)計(jì)圖分別參見(jiàn)圖A.2和圖A.3。在加熱臺(tái)上通過(guò)焊接夾具對(duì)樣品和砧頭進(jìn)行加熱焊接，焊接完成后上、下砧頭垂直于樣品表面。焊接夾具的設(shè)計(jì)圖參見(jiàn)圖A.5。應(yīng)為可控溫加熱臺(tái)，最高溫度不小于300℃,控溫精度±1℃。6測(cè)試連接體制備6.1測(cè)試樣品應(yīng)從同一批次產(chǎn)品中任選一根REBCO涂層導(dǎo)體沿長(zhǎng)度方向依次連續(xù)取樣，截取不少于32個(gè)樣品。單個(gè)樣品長(zhǎng)度應(yīng)不小于35mm,樣品寬度不限制。樣品結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖2,由銅層、銀層、基底層、緩沖層及超導(dǎo)層組成。 用300目～400目的細(xì)砂紙對(duì)砧頭表面進(jìn)行打磨，去除表面氧化層，增大表面粗糙度，使焊錫與樣品、砧頭之間有良好的浸潤(rùn)性。打磨時(shí)應(yīng)保持砧頭上、下表面平行，上砧頭側(cè)面與焊接面垂直。并用無(wú)水乙醇或丙酮對(duì)砧頭及樣品表面進(jìn)行清洗。4使用6.3.1中規(guī)定的焊錫膏焊接時(shí)，樣品表面溫度應(yīng)控制在217℃~227℃,焊接時(shí)間應(yīng)小于將焊接完成的砧頭樣品連接體安裝在試驗(yàn)機(jī)拉伸夾具中，見(jiàn)圖1。裝配通過(guò)插銷連接萬(wàn)向接頭與控制液氮液面以不大于10cm/min的速度浸沒(méi)裝配結(jié)構(gòu)和樣品，待完全浸沒(méi)且液氮液面穩(wěn)定加載速率與7.2中的室溫測(cè)試一致。少于16次有效測(cè)試。5拉力/N拉力/N0B位移/mm6Y8.399%可靠度判據(jù)下的脫層強(qiáng)度——焊錫型號(hào)(焊接方法);——橫梁位移速率；——上砧頭和樣品接觸面積；—一測(cè)試溫度?！搶訌?qiáng)度測(cè)試結(jié)果；——99%可靠度判據(jù)下的脫層強(qiáng)度值。7A.1總則單位為毫米8la)主視圖83.403.40單位為毫米8下砧頭的設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖A.3。圖A.3a)為下砧頭主視圖，圖A.3b)為下砧頭側(cè)視圖，圖A.3c)為下砧頭單位為毫米A.4垂直焊接如圖A.4所示，在脫層強(qiáng)度測(cè)試中，對(duì)上砧頭施加垂直樣品表面向上的作用力(F),如果在樣品與上、下砧頭焊接時(shí)，上砧頭傾斜，則會(huì)導(dǎo)致加載過(guò)程中產(chǎn)生樣品寬度方向一側(cè)的彎矩(M),發(fā)生劈裂形式的破壞，引起脫層強(qiáng)度下降，影響結(jié)果的可靠性。因此，焊接時(shí)推薦使用焊接夾具進(jìn)行輔助，確保接。焊接夾具見(jiàn)A.5。圖A.4a)為垂直焊接的連接體示意圖，圖A.4b)為非垂直焊接的連接體示意圖。9頂桿和套管四個(gè)部分。上定位板與下定位板之間通過(guò)游標(biāo)卡尺嚴(yán)格定位，確保上定位板保持與下定位上砧頭通過(guò)限位螺釘固定在一起，使上砧頭也僅具有垂直方向自由度。焊接夾具的下定位板和下砧頭1023c)俯視圖p5(資料性)威布爾分布及可靠度大量試驗(yàn)結(jié)果表明，REBCO涂層導(dǎo)體的脫層強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果具有較大離散性，其標(biāo)準(zhǔn)偏差值通常為平均值的1/4～1/2,因此傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方式不能完全反映這種材料的破壞特征。本文件使用被廣泛應(yīng)用于陶瓷等脆性材料力學(xué)性能表征和概率分析的三參數(shù)威布爾分布對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析。B.2三參數(shù)威布爾分布三參數(shù)威布爾分布的累計(jì)分布函數(shù)見(jiàn)公式(2),式中：a為比例參數(shù)，描述了脫層強(qiáng)度的離散性，其值越大表明脫層強(qiáng)度離散性越大；β為形狀參數(shù)，描述了脫層破壞的模式；γ為位置將數(shù)列{x;}和按公式(B.3)計(jì)算得到的數(shù)列{F(x;)}代入公式(B.4)中，得到相對(duì)應(yīng)兩個(gè)數(shù)列{X;}R(X,Y)——{X;}和{Y;}的相關(guān)系數(shù)：將γ值代入公式(B.4),得到數(shù)列{X;}和{Y;}。通過(guò)公式(B.2)利用最小二乘法擬合得到α和β,擬合優(yōu)度不低于90%。B.3可靠度函數(shù)威布爾分布可靠度函數(shù)通過(guò)100%與三參數(shù)威布爾分布的累計(jì)分布函數(shù)做差，見(jiàn)公式(B.8):R(x)=exp{-[(x-γ)/a]}.……………由試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到三參數(shù)威布爾分布的三個(gè)參數(shù)，確定了樣品可靠度和橫向拉伸應(yīng)力的關(guān)系，從而定量描述了橫向拉伸應(yīng)力與材料可靠度的關(guān)系。根據(jù)可靠度函數(shù)，可給出可靠度判據(jù)下的脫層強(qiáng)度。B.4樣本容量統(tǒng)計(jì)學(xué)表明，通過(guò)有限容量的樣本估計(jì)的三參數(shù)威布爾分布的參數(shù)與真實(shí)值總是存在一定的偏差，樣本容量越大偏差越小。但是，本文件推薦的測(cè)試方法屬于破壞性的測(cè)試，增大樣本容量顯著增加測(cè)試成本。已有試驗(yàn)分析結(jié)果表明，對(duì)MOCVD工藝制備的樣品，樣本容量不小于9?？紤]到不同RE-BC0涂層導(dǎo)體的制備工藝，推薦樣本容量不低于16。(資料性)C.1單次脫層強(qiáng)度測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度根據(jù)脫層強(qiáng)度的定義，單次脫層強(qiáng)度測(cè)試的不確定度主要來(lái)源于載荷傳感器力的示值和焊接面積 04的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u。計(jì)算公式為公式(C.3):uc04相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，單位為兆帕斯卡(MPa)。C.1.2F標(biāo)準(zhǔn)不確定度對(duì)于單個(gè)樣品，由于脫層強(qiáng)度測(cè)試為破壞性測(cè)試，無(wú)法重復(fù)測(cè)試，無(wú)法給出F的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度。以下給出F的B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度。通常，F(xiàn)由商用載荷傳感器測(cè)量得到。然而，大多數(shù)載荷傳感器生產(chǎn)商不會(huì)在載荷傳感器規(guī)范中直接給出不確定度信息。因此，需從載荷傳感器規(guī)范中給出的相關(guān)信息計(jì)算F的B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度。N%將16次脫層強(qiáng)度測(cè)試視為一組試驗(yàn)，并將99%可靠度判據(jù)下的脫層強(qiáng)度視為這一組試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)σgg-—室溫下99%可靠度判據(jù)下的脫…