金属材料物理性能检测拉伸论文

学会用拉伸法测定金属材料的杨氏弹性模量 杨氏弹性模量是表征固体性质的重要物理量，尤其在工程技术中有其重要的意义，常用于固体材料抗形变能力的描述和作为选定机械构件的依据。 测量杨氏弹性模量的方法很多，本实验采用拉伸法。 [实验目的] （1）学习测量杨氏弹性模量一种方法。 （2）掌握用光杠杆法测量微小伸长量的原理和方法。 （3）熟练掌握运用逐差法处理实验数据。 [实验仪器］ YMC—1杨氏弹性模量仪、光杠杆镜尺组、千分尺、钢卷尺、m千克砝码若干。 [实验原理］ 在外力作用下，固体发生的形状变化叫形变，形变分弹性形变和范性形变。本实验测量钢丝杨氏弹性模量是在钢丝的弹性范围内进行的，属弹性形变的问题，最简单的弹性形变是在弹性限度内棒状物受外力后的伸长和缩短。设一根长度为L、横截面积为S的钢丝，沿长度方向施加外力F后，钢丝伸长ΔL。根据胡克定律：胁变（ΔL/L）与胁强（F/S）成正比，写成等式后，胁变前的比例系数就是杨氏弹性模量即 L SFL Y （17—1） Y就是该钢丝的杨氏弹性模量，单位是NM-2。 由式（17-1）可知，只要测量出等号右端的F、L、S、ΔL等量，即可测定杨氏弹性模量Y。显然，F、L、S可用一般量具测出，而钢丝的微小伸长量ΔL，使用一般的量具进行精确的测量是困难的，这是因为ΔL很小，当L为1m，S为1mm2时，每牛顿力的伸长量ΔL约为5×10-3mm），不能用直尺测量，也不便于用大型卡尺和千分尺测量，所以，通常采用光杠杆法。 杠杆的放大原理是大家熟知的，若利用光的性质，采用适当的装置，使之起到同样放大作用，这种装置就称为光杠杆（图17-1）。光杠杆是由T型足架和小镜组成，测量时，还必须加上读数系统的镜尺组（望远镜和标度尺，参阅图17-2）。在本实验中，光杠杆足架上的前双足应安放在杨氏模量仪固定平台上的沟槽内，后单足则置于钢丝下 端的圆柱形夹头上。 当钢丝伸长ΔL时，光杠杆后单足随钢丝夹头下降ΔL，此时，光杠杆小镜后仰α角（图17-2），则：b L tg  其中，b为光杠杆后单足到前双足的垂直距离。 图17-1

金属材料检测项目太多了，想要通过资质报告，一般要看你检测什么金属材料，然后选定具体检测标准。1、金属材料成分检测项目(1)牌号鉴定（碳钢、不锈钢、模具钢、铝合金、铜合金）；(2)元素（O、N、H、C、S、Pt、Au、Ba、Pd及常规元素）；(3)纯度（Ni、Ti、Ag、W、Au、Al、Cu、Fe、Zn、Cr纯度）。 2、金属材料机械性能检测项目 ： 拉伸试验（抗拉强度、屈服强度、断面收缩率、伸长率、弹性模量）、冲击试验（常温冲击、低温冲击）、硬度试验（维氏硬度、洛氏硬度、布氏硬度）、承重试验、压缩试验、弯曲试验、压扁试验、破环扭矩、杯突试验、扩口试验、剪切试验、焊接结合力。 3、金属材料镀层测试检测项目：镀层厚度、膜重、镀层成分、镀层孔隙率、附着力、耐磨耗、耐化学品、铅笔硬度、耐酸/碱度、镀层形貌分析、表面污点分析、纳米硬度。 4、金属材料可靠性测试检测项目：盐雾试验（中性盐雾、铜离子加速、酸性盐雾）、振动、气体、IP等级、湿热、高低温、淋雨、沙尘、老化、氙灯、紫外、恒温恒湿、水雾试验、干热试验、耐高温。 5、金属材料金相组织检测项目： 晶粒度、非金属夹杂物、低倍组织、显微组织、不锈钢相含量、灰口铸铁金相、球墨铸铁金相、蠕墨铸铁金相、断口检验、硬化层深度、PCB金相切片分析、熔池深度。 6、金属材料尺寸检测项目： 常规尺寸、平面度、直线度、圆度、粗糙度、平行度、倾斜度、位置度、垂直度、微观尺寸、逆向工程、轮廓度、跳动、同心度、同轴度。 7、金属材料物理性能检测项目：密度、熔点、电阻率、粒径分布、导电/热、热膨胀系数、摩擦系数、比热容、残余应力、磁感应强度、铁损、水滴角、电磁兼容、物相分析。

随着科学技术的飞速发展，塑料制品已经广泛应用到国民生产和生活的各个层面[1]，下面是我整理的关于塑料拉伸性能测定技术论文，希望你能从中得到感悟!

拉伸速度对塑料拉伸屈服应力的影响

[摘 要]本文采用国家标准GB/T1040-2006对聚丙烯树脂进行了拉伸屈服应力的实验，研究不同拉伸速度下的拉伸屈服应力，并确定了最佳的拉伸实验速度为50 mm/min。同时对比了实验样条进行状态调节和未进行状态的拉伸屈服应力的差距。

[关键词]拉伸屈服应力 实验速度 状态调节

中图分类号：U958 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2015)22-0278-02

1.前言

随着科学技术的飞速发展，特别是聚烯烃工业的发展，塑料制品已经广泛应用到国民生产和生活的各个层面[1]，那么对塑料的各种性能进行严格的测试就显得非常重要，根据不同测试项目的结果可以判定该种塑料适合用于生产哪种类型的产品。其中力学性能是一个很重要的方面，包括拉伸、弯曲、冲击、压缩、撕裂性能等。而影响塑料拉伸性能试验结果的因素有很多，内在因素有塑料组分变化、分子量大小及分布、分子结构、分子取向程度和内部缺陷等，外在原因有试验仪器、试样的制备与处理、试验环境、试验参数、操作过程、数据处理和人为因素等[2]。

力学性能是结构材料最重要的使用性能，拉伸实验是应用最广泛也是最基础的力学性能实验方法。拉伸性能会随着样品厚度、制备方法、试验速度、夹具种类和拉伸度测量方法等因素的变化而变化[3]。对于不同的材料，试验速度对性能的影响不同，铝及其合金受拉伸速度的影响较小，软钢、不锈钢受拉伸速度的影响较大，试验速度增加，则强度性能指标升高，延伸性能指标降低;反之，强度性能与延伸性能指标的变化与上述相反[4]，而聚烯烃树脂的拉伸性能受拉伸速度的影响特别大，尤其是对拉伸屈服应力的影响最大，这是因为塑料属于粘弹性材料，其应力松弛过程与变形速率紧密相关，需要一个时间过程。

从分子运动机理角度来说，聚合物的拉伸过程包括弹性形变、屈服、应变软化、冷拉、应变硬化和断裂。屈服即是在应力作用下链段开始运动，因为链段运动是松弛过程，外力的作用使松弛时间下降，若链段运动的松弛时间与外力作用速度相适应，材料在断裂前可发生屈服，出现强迫高弹性，则表现为韧性断裂。若外力作用时间短，链段的松弛跟不上外力作用速度，为是材料屈服需要更大的外力，材料的屈服强度提高，材料在断裂前不发生屈服，则表现为脆性断裂。本文即主要研究实验速度对拉伸屈服应力的影响。

在材料拉伸或压缩过程中，当应力达到一定值时，应力有微小的增加，而应变却急剧增长的现象，称为屈服，使材料发生屈服时的正应力就是材料的屈服应力。

根据拉伸试验测出的应力、应变对应值，可绘制应力一应变曲线。从曲线上可得到材料的各项拉伸性能指标值。曲线下方所包括的面积代表材料的拉伸破坏能。它与材料的强度和韧性相关。强而韧的材料 ，拉伸破坏能大 ，使用性能也佳。不同类型的高分子材料的应力-应变曲线是不同，拉伸屈服应力的大小也不一样。典型的聚合物拉伸应力-应变曲线如图1所示。

在应力-应变曲线上，以屈服点为界划分为两个区域。屈服点之前是弹性区，即除去应力后材料能恢复原状，并在大部分该区域内符合虎克定律。屈服点之后是塑性区，即材料产生永久性变形，不再恢复原状。

根据拉伸过程中屈服点的表现，伸长率的大小以及其断裂情况，应力-应变曲线大致可分为如图2所示的五种类型：①软而弱;②硬而脆;③硬而强;④软而强;⑤硬而韧。

所谓的“软”和“硬”是用于区分模量的低或高，“弱”和“强”是指强度的大小，“脆”是指无屈服现象而且断裂伸长很小，“韧”是指断裂伸长和断裂应力都较高的情况。聚丙烯树脂和聚乙烯树脂就属于韧性材料，它们的拉伸应力-应变曲线就是图2中的第5种。从图2可以看出并不是所有的聚合物都有屈服点的，这也就说明不同类型的聚合物其拉伸屈服应力是不同的，有的甚至没用拉伸屈服应力。

2.实验方法

2.1 样品制备

本实验按照国家标准GB/T1040-2006[5]的要求对聚丙烯树脂进行了拉伸屈服应力的实验。实验所用的原料是神华包头煤化工有限责任公司生产的聚丙烯粒料，牌号是L5E89。样品制备所用的仪器是克劳斯玛菲注塑机，注塑温度为230℃，模温机温度是40℃，保压压力是60巴，保压时间是30秒，冷却时间是25秒。所用的模具是P003955/06。注塑成型的样品的尺寸是150 mm×10mm×4mm(平均值)，属于GB/T1040-2006中的Ⅰ型试样。对注塑成型的样条进行严格的挑选，保证样条的表面和边缘无划痕、黑点、空洞、凹陷和毛刺，样条应无扭曲，相邻的平面要相互垂直。样条的数量要足够多，保证每种试验参数下至少有10个合格的样条来进行平行试验。

2.2 样品进行状态调节

按照GB/T2918-1998[6]规定，将样品放在23℃，相对湿度为50%RH的恒温恒湿箱内状态调节48小时后再进行拉伸试验。

2.3 样品进行拉伸试验

拉伸实验所用的仪器是美国Instron公司的Bluehill万能试验机，根据GB/T 1040-2006，热塑性增强塑料的实验速度有B、C、D、E、F，即2 mm/min、5 mm/min 10 mm/min、20 mm/min 和50 mm/min，每种速度下都测试了10个样条，而且测试时操作方法要保持一致。测试前用游标卡尺在样条中心位置附近取三个点准确测得样条的宽度，取其平均值作为最终代入计算的数值，用测厚仪在样条中心位置附近取三个点准确测得样条的厚度，取其平均值作为最终代入计算的数值。在夹持样条时为了保证结果的平行性，要求样条上面有数字的一面正对着操作者，样条的切口端朝下。在样条的同一位置画好标线以保证每个样条的夹持位置是一致的。将样条放到夹具中时，要保证使样条的长轴线与试验机轴线在同一条直线上。从试验结果中发现在拉伸速度为2 mm/min和5 mm/min时，样品未被拉断，而且结果差距很大，故将这两个速度下的实验结果舍去，不参与讨论。 3.实验结果与讨论

3.1 速度对拉伸屈服应力的影响

不同实验速度下的拉伸屈服应力见表1。

每种实验速度下测试了15个样品，将实验结果相差比较大的舍弃，最终选取重复性很好的10个结果进行讨论，上述条件下的结果的标准偏差(RSD)分别为：1.11%，0.60%和0.59%，均小于5%，所以实验结果是可取的。综上所述，随着拉伸速度的增加，样品的拉伸屈服应力是逐渐增加的。对于GB/T1040-2006中的Ⅰ型试样来说，最佳的拉伸速度是50 mm/min。

3.2 状态调节对拉伸屈服应力的影响

未进行状态调节和进行状态调节的样品的拉伸屈服应力见表2。

根据GB/T2918-1998规定，将样品放在23℃，相对湿度为50%RH的恒温恒湿箱内状态调节48小时。实验速度为20 mm/min和50 mm/min。每种测试条件下均测试了10个样品，将实验结果相差比较大的舍弃，最终选取重复性很好的5个结果进行讨论，上述条件下的结果的标准偏差(RSD)分别为：0.96%，0.50%，0.79%和0.67%，均小于5%，所以实验结果是可信的。从实验结果可以看出，状态调节后的样品的拉伸屈服应力明显的比为进行状态调节的样品的拉伸屈服应力要大。

4.结论

相同条件下，拉伸速度越大，样品的拉伸屈服应力越大。对于GB/T1040-2006中的Ⅰ型试样来说，最佳的拉伸速度是50 mm/min。样品经过状态调节后其拉伸屈服应力增大。

对于本公司生产的聚丙烯树脂的拉伸性能测试，要求拉伸实验的样条应该在注塑成型后进行状态调节48小时后再进行测试，测试的最佳速度为50 mm/min。

参考文献

[1] 周祥兴，郁文娟，张惠曦等.实用塑料包装制品手册.中国工业出版社，2000.

[2] 张怀志，阎功臣，景丽荣等.影响塑料拉伸试验结果的因素.工程塑料应用，2005年，第33卷，第10期.

[3] 王超先，蔡春飞.塑料拉伸屈服应力不确定度的评定.理化检验-物理分册，2004，7(40)：341-343.

[4] 陆文华.影响拉伸试验结果的主要因素，广东交通职业技术学院学报，2004年12月第4期.

[5] 国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会发布.GB/T1040-2006塑料 拉伸性能的测定[M].北京：中国标准出版社，2007.

[6] 国家质量技术监督局发布.GB/T2918-1998塑料试样状态调节和试验的标准环境[M].北京：中国标准出版社，1998.

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