SIC纤维单丝拉伸性能测试

碳化硅纤维单丝拉伸性能检验方法
Test method for tensile properties of S iC fiber strands
本方法适用于测定碳化硅纤维单丝拉伸强度、拉伸模量和断裂伸长率。

1 试样
1.1 试样形状及尺寸
测定SiC 纤维单丝拉伸性能用的试样尺寸如图1所示。

1.2 试样制备
1.2.1 试样由SiC 纤维束丝中随机取出，纤维长度不低于32mm 。

1.2.2 试样按照图1所要求的尺寸，粘结在加强纸片上，C 区与D 区为胶剂粘结区，加强纸片的厚度在0.2～0.4mm 之间。

可用任何室温固化的胶粘剂，粘结方法见附录A 。

1.2.3 试样粘结在加强纸片上之后在3.1规定的条件下至少放置24h 。

1.3 试样外观与粘结胶量
1.3.1 试样应光滑、平整、无缺陷、自然伸直。

1.3.2 加强纸板两端粘结的胶量应控制在微量范围之内。

2 试验设备
2.1 采用无惯性拉力机。

载荷相对误差不超过1％。

备有自动记录负载－变形曲线的装
图1
置。

记录仪装置走纸速度误差不超过1%.
3 试验条件
3.1 试验标准环境条件，温度为23±2℃，空气相对湿度50±5％。

3.2 在其他条件下进行试验时，应将试验环境温度与空气相对湿度在试验报告中注明。

4 试验步骤
4.1 检查试样外观。

测量试样标距，精确到0.5mm 。

4.2 调整试验机夹头移动速度，可在1～20mm/min 范围内任选一档速度。

4.3 调整记录仪走纸速度，使其不小于夹具移动速度的40倍。

4.4 装夹试样，要求单丝和上下夹具的加载轴线重合。

4.5 用打火机小心烧掉加强纸板。

4.6 开动试验机，同时启动记录仪，在记录仪上绘制负载－变形曲线，直到试样断裂。

5 试验结果及计算 5.1 试验数目
每组试验测20个样。

如果试样断在纸框边缘处（图1所示ab 或cd 处），该试样试验结果无效。

每组试验有效试样应不少于12个，有效试样不足12个时，应进行重复试验。

5.2 拉伸强度、弹性模量和断裂伸长率的计算
5.2.1 从负载－变形曲线计算拉伸强度、表现拉伸弹性模量和断裂伸长率。

5.2.1.1 拉伸强度σt 按式（1）计算：
t P
A
σ=
…………………………………………（1） 式中：σt —拉伸强度，kgf/mm 2(MPa); P —破坏载荷，kgf(N);
A —单丝截面积，mm 2（m 2）。

注：扫描电镜观测确定单丝截面积。

5.2.1.2 表观拉伸弹性模量E α按式（2）计算：
p L
E A i
α=
⨯ …………………………………………（2） 式中:E α—表观拉伸弹性模量，kgf/mm 2(MPa);
ΔP —由负载－变形曲线初始直线段上截取的负荷值，kgf （N ）; L —试样标距，mm ；
Δi —标距内对应于ΔP 的变形增量，mm 。

5.2.2 按照附录B “拉伸弹性模量修正计算方法”从表观拉伸弹性模量E α计算拉伸弹性模量E t 。

5.3 算术平均值、标准误差和离散系数的计算
根据需要计算每组试样试验结果的算术平均值、标准误差和离散系数。

5.3.1 每组试样试验数据结果的算术平均值X 按照式（4）计算，取三位有效数字。

1
n
i
i X
X n
==
∑ (4)
式中：X i —单个有效试样测得的值； n —有效试样的个数。

5.3.2 每组试样的标准误差S 按照式（5）计算，取两位有效数字。

S =
5）
5.3.3 每组试样的离散系数C v （%）按式（6）计算，取两位有效数字。

100S
Cv X
=
⨯ (6)
6 试验报告
试验报告应该包括下列内容： a ． 纤维类型 b ． 纤维牌号 c ． 试验方法标准
d ． 粘结胶剂类型和用胶量
e ． 试验机型号和夹头移动速度
f ． 试验环境条件
g ． 试验结果，包括每组试样的算术平均值、标准误差和离散系数； h ． 试验人员、试验日期及其他所要说明的情况。

图2
附录A
（参考件）
单丝粘结方法之一：
1．从束丝中抽取一根单丝，单丝长度大于40mm。

2．将单丝轻轻放于纸框上，并与纸框中线AB对齐。

3．用手纸将单丝两端轻轻摁住，并保持单丝自然伸直，不受拉力与剪切力。

4. 在C区与D区涂抹微量AB胶，涂抹时保持胶量均匀、胶水表面光滑平整，严禁胶水超出纸框范围。

5. 确认胶水已经将纤维固定之后，将手纸轻轻松开。

6. 静置24小时，待胶水彻底干透，单丝粘结工作方才完成。

附录B
拉伸弹性模量修正计算方法
（参考件）
B.1 截取标距长为50、100、150、200、250的试样。

每个标距试验取20个试样。

B.2 每个试样施加拉伸载荷直至断裂。

B.3 在绘出的负载－变形曲线上作图，读出变形值（mm ）和断裂载荷P(kgf)，见图B1。

B.4 计算每种标距试样ΔL/P 的平均值。

B.5 把各种标距长度L 对应的柔度ΔL/P 按照公式ΔL/P ＝α·L ＋K 进行回归。

B.6 回归后求出修正系数K 值，代入下式。

从表观拉伸弹性模量E 计算纤维单丝的拉伸弹性模量t E 。

图B1
ΔL /P (
ΔL/P＝α·L＋K
图B2
L （mm ）
1t E E P K L
α
=
-⨯
式中：E α－表观拉伸弹性模量，kgf/mm 2(MPa); t E －拉伸弹性模量，kgf/mm 2(MPa);
P －断裂负荷，kgf （N ）；
ΔL －对应于P 的变形量，mm （m ）； K －柔度系数，mm/kgf （m/N ）。

注：每台试验机求得的柔度系数K 值可在一定限期内使用，以后定期校正。

B.7 经修正求得的拉伸弹性模量值，应在试验报告中注明“经修正”。