【儀表網(wǎng) 行業(yè)標準】由中國材料與試驗標準化委員會科學試驗標準化領(lǐng)域委員會殘余應力分析及調(diào)控標準化技術(shù)委員會(CSTM/FC98/TCO6)歸口承擔的《剛性材料尺寸穩(wěn)定性評價第一部分：熱膨脹試驗方法》團體標準(立項號：CSTM/FC98/TCO6 (2023)001號)已完成征求意見稿，按照《中關(guān)村材料試驗技術(shù)聯(lián)盟團體標準管理辦法》的有關(guān)規(guī)定，現(xiàn)公開廣泛征求意見。
 

　　通常產(chǎn)品不會在超出其相變溫度的條件下使用，因此實際應用中導致材料發(fā)生不可逆線性熱膨脹的主要原因就是殘余應力的釋放。由于精密零件的尺寸精度要求很高，而且一旦裝配完成，無法再次對尺寸進行精確測量，因此工程上常用各種殘余應力的檢測手段來評估產(chǎn)品的殘余應力大小，間接評估產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性。但并無研究表明殘余應力與變形量之間存在良好的對應關(guān)系，典型案例是產(chǎn)品經(jīng)長時間的自然時效后(通常半年至幾年)，殘余應力水平下降幅度較小，但尺寸穩(wěn)定性卻很高。本標準旨在模擬材料在工程應用的熱條件下，發(fā)生不可逆尺寸變化的程度，直接用不可逆尺寸變化量來評估材料的尺寸穩(wěn)定性。
 

　　本文件參照 GB/T 1.1—2020 《標準化工作導則 第 1 部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》和 GB/T 20001.4—2015《標準編寫規(guī)則 第 4 部分：試驗方法標準》的規(guī)定起草。
 

　　本文件規(guī)定了金屬材料或其他相關(guān)剛性材料單一方向(可根據(jù)需求選擇軸向、橫向、徑向等)尺寸穩(wěn)定性測量方法的定義及符號、原理、測試裝置及要求、試樣制備、裝置校正、測量程序、測量結(jié)果等。
 

　　本文件適用于采用推桿式膨脹儀測量剛性固體材料在一定溫度條件下的尺寸變化值，這種方法可以評估材料在經(jīng)過一定的溫度條件后因殘余應力釋放或材料發(fā)生相變導致的不可逆尺寸變化。
 

　　原理：
 

　　1.本標準是將試樣置于推桿式膨脹儀中，并經(jīng)歷一定熱條件，測量并記錄試樣溫度及尺寸變化。
 

　　2.當采用升/降溫的熱條件時，通常需要在經(jīng)歷一定熱條件后回到與指定的初始溫度一致的溫度點來測量不可逆變形。當采用恒定溫度的熱條件時，可以在恒溫段測量不可逆變形。
 

　　環(huán)境條件：
 

　　1.環(huán)境溫度對高精度尺寸測量有顯著的影響，尤其是位移傳感器部分未采用恒溫水浴的設備。整個試驗過程中，環(huán)境溫度變化不應超過±3℃，設備需安裝在能控制溫度的房間內(nèi)。
 

　　2.設備周圍不應有震動、電磁干擾，以免對測試結(jié)果產(chǎn)生影響。
 

　　儀器設備：
 

　　1.試驗設備應滿足 GB/T 4339 中的要求，其中位移傳感器精度應優(yōu)于 0.01μm。
 

　　2.樣品倉和推桿均為石英材料。
 

　　3.為保證位移傳感器溫度的穩(wěn)定，設備應當有隔離爐體熱輻射影響的裝置。必要時，位移傳感器部分應采用恒溫水浴。
 

　　4.當測試樣品在選定的溫度條件下可能發(fā)生反應時，應采用氣體保護。
 

　　試驗數(shù)據(jù)處理：
 

　　1.測試完畢后，用數(shù)據(jù)軟件打開測試數(shù)據(jù)文件進行數(shù)據(jù)處理。
 

　　2.對于采用恒溫測試程序的試樣，可選擇到達指定溫度并保持穩(wěn)定后的點作為起點，保溫時間結(jié)束時的點作為終點，計算起點與終點的線性熱膨脹值差值△L。
 

　　3.對于采用變溫測試程序的試樣，可選擇初始溫度附近的一個溫度點作為起點(例：在測試程
 

　　序中，30℃設置一段恒溫程序，然后設置變溫程序，變溫程序結(jié)束后再設置一段 30℃的恒溫程序作為結(jié)束段)，與起點相同溫度的結(jié)束段作為終點，計算起點與終點的線性熱膨脹值差值△L。
 

　　4.計算材料的尺寸穩(wěn)定性，即單位長度的線性熱膨脹變化率(△L/ L0)。
 

　　精密度和測量不確定度：
 

　　應該注意，試樣經(jīng)過熱條件后，殘余應力會有部分釋放和平衡，同時也可能會產(chǎn)生新的殘余應力，因此試樣的測試是一次性的，不可重復測量。如對檢測結(jié)果存疑，可在相鄰部位取雙倍數(shù)量的樣品進行復驗。
 

　　質(zhì)量保證和控制：
 

　　設備應采用標準樣品進行定期校正，利用已知其膨脹值的標準樣品進行測試，測試結(jié)果與標準樣品數(shù)據(jù)進行對比。
 

　　對于氧化鋁標準樣品，其△L/L0 值與標準數(shù)據(jù)△L/L0 值的偏差<3%；對于石英標準樣品，其△L/L0值與標準數(shù)據(jù)△L/L0 值應只在 10-5 位有差異。
 

　　試驗報告：
 

　　1.報告試驗過程中發(fā)生的任何異常情況，如震動、溫度變化超出范圍等。
 

　　2.報告應包含但不限于如下內(nèi)容
 

　　a)試驗樣品材質(zhì)信息；
 

　　b)環(huán)境溫度，℃；
 

　　c)環(huán)境相對濕度，%；
 

　　d)試驗溫度程序；
 

　　e)試樣初始長度，mm；
 

　　f)標準樣品材質(zhì)及長度，mm；
 

　　g)推桿接觸力，N；
 

　　h)試驗結(jié)果(尺寸穩(wěn)定性)，%。
 

　　特殊情況：
 

　　如試驗過程中出現(xiàn)恒溫段曲線有臺階、變溫段曲線有波折等情況，測試結(jié)果可能受到影響，該樣品的測試數(shù)據(jù)無效。這種異常通常與環(huán)境溫度的變化、外界的振動等有關(guān)系。
 

　　當意外斷電等情況導致試驗終止時，測試數(shù)據(jù)無效，應重新取樣進行測試。