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《刚性材料 尺寸稳定性评价 第一部分：热膨胀试验方法》征求意见
2023-11-24 13:42:08仪表网阅读量：333 我要评论
导读：本文件规定了金属材料或其他相关刚性材料单一方向（可根据需求选择轴向、横向、径向等）尺寸稳定性测量方法的定义及符号、原理、测试装置及要求、试样制备、装置校正、测量程序、测量结果等。
由中国材料与试验标准化委员会科学试验标准化领域委员会残余应力分析及调控标准化技术委员会(CSTM/FC98/TCO6)归口承担的《刚性材料尺寸稳定性评价第一部分：热膨胀试验方法》团体标准(立项号：CSTM/FC98/TCO6 (2023)001号)已完成征求意见稿，按照《中关村材料试验技术联盟团体标准管理办法》的有关规定，现公开广泛征求意见。
通常产品不会在超出其相变温度的条件下使用，因此实际应用中导致材料发生不可逆线性热膨胀的主要原因就是残余应力的释放。由于精密零件的尺寸精度要求很高，而且一旦装配完成，无法再次对尺寸进行精确测量，因此工程上常用各种残余应力的检测手段来评估产品的残余应力大小，间接评估产品的尺寸稳定性。但并无研究表明残余应力与变形量之间存在良好的对应关系，典型案例是产品经长时间的自然时效后(通常半年至几年)，残余应力水平下降幅度较小，但尺寸稳定性却很高。本标准旨在模拟材料在工程应用的热条件下，发生不可逆尺寸变化的程度，直接用不可逆尺寸变化量来评估材料的尺寸稳定性。
本文件参照 GB/T 1.1—2020 《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》和 GB/T 20001.4—2015《标准编写规则 第 4 部分：试验方法标准》的规定起草。
本文件规定了金属材料或其他相关刚性材料单一方向(可根据需求选择轴向、横向、径向等)尺寸稳定性测量方法的定义及符号、原理、测试装置及要求、试样制备、装置校正、测量程序、测量结果等。
本文件适用于采用推杆式膨胀仪测量刚性固体材料在一定温度条件下的尺寸变化值，这种方法可以评估材料在经过一定的温度条件后因残余应力释放或材料发生相变导致的不可逆尺寸变化。
原理：
1.本标准是将试样置于推杆式膨胀仪中，并经历一定热条件，测量并记录试样温度及尺寸变化。
2.当采用升/降温的热条件时，通常需要在经历一定热条件后回到与指定的初始温度一致的温度点来测量不可逆变形。当采用恒定温度的热条件时，可以在恒温段测量不可逆变形。
环境条件：
1.环境温度对高精度尺寸测量有显著的影响，尤其是位移传感器部分未采用恒温水浴的设备。整个试验过程中，环境温度变化不应超过±3℃，设备需安装在能控制温度的房间内。
2.设备周围不应有震动、电磁干扰，以免对测试结果产生影响。
仪器设备：
1.试验设备应满足 GB/T 4339 中的要求，其中位移传感器精度应优于 0.01μm。
2.样品仓和推杆均为石英材料。
3.为保证位移传感器温度的稳定，设备应当有隔离炉体热辐射影响的装置。必要时，位移传感器部分应采用恒温水浴。
4.当测试样品在选定的温度条件下可能发生反应时，应采用气体保护。
试验数据处理：
1.测试完毕后，用数据软件打开测试数据文件进行数据处理。
2.对于采用恒温测试程序的试样，可选择到达指定温度并保持稳定后的点作为起点，保温时间结束时的点作为终点，计算起点与终点的线性热膨胀值差值△L。
3.对于采用变温测试程序的试样，可选择初始温度附近的一个温度点作为起点(例：在测试程
序中，30℃设置一段恒温程序，然后设置变温程序，变温程序结束后再设置一段 30℃的恒温程序作为结束段)，与起点相同温度的结束段作为终点，计算起点与终点的线性热膨胀值差值△L。
4.计算材料的尺寸稳定性，即单位长度的线性热膨胀变化率(△L/ L0)。
精密度和测量不确定度：
应该注意，试样经过热条件后，残余应力会有部分释放和平衡，同时也可能会产生新的残余应力，因此试样的测试是一次性的，不可重复测量。如对检测结果存疑，可在相邻部位取双倍数量的样品进行复验。
质量保证和控制：
设备应采用标准样品进行定期校正，利用已知其膨胀值的标准样品进行测试，测试结果与标准样品数据进行对比。
对于氧化铝标准样品，其△L/L0 值与标准数据△L/L0 值的偏差<3%；对于石英标准样品，其△L/L0值与标准数据△L/L0 值应只在 10-5 位有差异。
试验报告：
1.报告试验过程中发生的任何异常情况，如震动、温度变化超出范围等。
2.报告应包含但不限于如下内容
a)试验样品材质信息；
b)环境温度，℃；
c)环境相对湿度，%；
d)试验温度程序；
e)试样初始长度，mm；
f)标准样品材质及长度，mm；
g)推杆接触力，N；
h)试验结果(尺寸稳定性)，%。
特殊情况：
如试验过程中出现恒温段曲线有台阶、变温段曲线有波折等情况，测试结果可能受到影响，该样品的测试数据无效。这种异常通常与环境温度的变化、外界的振动等有关系。
当意外断电等情况导致试验终止时，测试数据无效，应重新取样进行测试。
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