58071铝用炭素材料检测方法 第13部分 杨氏模量的测定 静测法 标准 YS T 63.13-2006.pdf

I C S 71 . 1 0 0 . 1 0Q 5 2yS中华人 民共和 国有 色金属行 业标 准Y S / T 6 3 . 1 3 -2 0 0 6 铝用炭素材料检测方法第 1 3部分杨氏模量的测定静测法C a r b o n a c e o u s m a t e r i a l s u s e d i n t h e p r o d u c t i o n o f a l u mi n i u m P a r t 1 3 : D e t e r m i n a t i o n o f y o u n g s m o d u l u s 一St at i c al modu l us met ho d2 0 0 6 - 0 3 - 0 7 发布2 0 0 6 - 0 8 - 0 1 实施国家发展和改革委员会发 布YS / T 6 3 . 1 3 -2 0 0 6月 U吕Y S / T 6 3 铝用炭素材料检测方法 共有2 0 部分:-Y S / T 6 3 . 1 第 1 部分阴极糊试样焙烧方法、 焙烧失重的测定及生坯试样表观密度的测定一一Y S / T 6 3 . 2 第 2 部分阴极炭块和预焙阳极室温电阻率的测定-Y S / T 6 3 . 3 第 3 部分热导率的测定比较法-Y S / T 6 3 . 4 第 4 部分热膨胀系数的测定-Y S / T 6 3 . 5 第 5 部分有压下底部炭块钠膨胀率的测定Y S / T 6 3 , 6 第6 部分 开气孔率的 测定液体静力学法-Y S / T 6 3 . 7 第 7 部分表观密度的测定尺寸法-Y S / T 6 3 . 8 第 8 部分二甲苯中密度的测定比重瓶法-Y S / T 6 3 . 9 第 9 部分真密度的测定氦比重计法-Y S / T 6 3 . 1 0 第 1 0部分空气渗透率的测定- 一 Y S / T 6 3 . 1 1 第 1 1 部分空气反应性的测定质量损失法-Y S / T 6 3 . 1 2 第 1 2 部分预焙阳极 C O : 反应性的测定质量损失法-Y S / T 6 3 . 1 3 第 1 3 部分杨氏模量的测定静测法-YS / T 6 3 . 1 4 第 1 4部分抗折强度的测定三点法-YS / T 6 3 . 1 5 第 1 5 部分耐压强度的测定Y S / T 6 3 . 1 6 第 1 6部分微量元素的测定X射线荧光光谱分析方法Y S / T 6 3 . 1 7 第 1 7部分挥发分的测定一 一Y S / T 6 3 . 1 8 第1 8 部分 水分含量的测定-Y S / T 6 3 . 1 9 第 1 9部分灰分含量的测定-Y S / T 6 3 . 2 0 第 2 0部分硫分的测定本部分为第 1 3 部分本部分由全国有色金属标准化技术委员会提出并归口。本部分由中国铝业股份有限公司郑州研究院负责起草本部分由中国铝业股份有限公司贵州分公司起草。本部分主要起草人: 李兴钢、 吴燕、 路增进、 曾萍本部分由全国有色金属标准化技术委员会负责解释Y S / T 6 3 . 1 3 -2 0 0 6 铝用炭素材料检测方法第 1 3部分杨氏模量的测定静测法范围本部分规定了在 1 0 C -3 5 范围内底部阴极炭块、 预焙阳极杨氏模量的测定方法。本部分适用 于在 1 0 C - 3 5 范 围内底 部阴极 炭块、 预焙 阳极杨氏模量 的测定 。2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件， 其随后所有的修改单( 不包括勘误的内容) 或修订版均不适用于本部分， 然而， 鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些 文件 的最新 版本 。凡是不注 日期的引用文件 ， 其最新版本适用 于本部分 。Y S / T 6 2 . 1 铝用炭素材料取样方法第 1 部分底部炭块YS / T 6 2 . 3 铝用炭素材料取样方法第 3 部分预焙阳极3方法原理 杨氏模量( 即杨氏弹性模量， Y o u n g s mo d u l u s ) 是材料在外力作用下， 在弹性变形区域内应力与压缩或伸长形变之间关系的量度， 其数值为试样横截面所受正应力( 的与所产生的应变( 。 ) 之间的比值， 以E表示。可以用于表征材料抵抗纵向弹性变形能力。炭素材料负荷后在弹性变形阶段服从虎克定律，即炭素材料在弹性变化限度内， 应力与应变的关系为直线， 所受的应力与它所产生的应变会成正比。根据这一定律， 采用平稳缓慢地增加载荷， 施加压力于试样一段时间后， 测得直线阶段( 应力一 变形弹性区域内) 试样所受的负荷及相应长度的变化量， 通过公式( 1 ) 计算出杨氏模量， 见公式 : E=二. . . . . . . . . . . . . . . . ( 1 ) E 式 中: E 材料的杨氏模量， 单位为吉帕( GP a ) ; 。 材料在外力作用下单位面积上所受的作用力， 单位为吉帕( GP a ) ; 。 材料因受外力作用而产生的相对伸长量( 即形变) ， 以百分数表示( %) 。4仪器4 . 1 试验设备: 能测量材料应力与应变的设备， 一般主要由加力设备、 测压仪、 测变形仪器、 数据处理器( 如计算机、 微处理器等) 组成， 由加力设备施加压力于样品， 使用测压仪测量压力， 通过测变形仪器测量样品的形变， 数据处理器负责测量、 收集、 计算数据， 并得到测试结果， 其中加力设备是要能提供适合于静载荷的压力加载系统( 根据最大载荷确定相适应的量程) : 测压仪是能反映出作用于试样上载荷的数值的测力、 示值系统( 根据最终载荷确定测力最大刻度) ; 测变形仪器是能测量试样在弹性范围内微小变形量的仪器( 量程与最终变形量相适应， 测量精度为 1 I m)4 . 2 长度测定设备: 游标卡尺或千分尺。5取样及试样制备5 . 1 底部阴极炭块和预焙阳极分别按照YS / T 6 2 . 1 和 Y S / T 6 2 . 3 取样。钻取圆柱体试样， 尺寸为直径 5 0 mm士2 mm， 长度 5 0 m m士0 . 1 m m， 试样长度方向上直径一致， 两端面平行。 1YS / T 6 3 . 1 3 - 2 0 0 65 . 2 将试样在 1 2 0 士5 下烘干 1 2 h , 然后冷却至室温。6测定步骤试样尺寸的测t 在试样两端和长度的 1 / 3 和 2 / 3 处分别测量其直径， 按照直径的四个测量值分别计算面积， 然后计算面积的 算术平均值万 ， 计算结果精确至小 数点后两位数字6 . 1 . 2 沿圆柱体试样的圆周每间 隔9 0 0 测量其长度， 计算长度四个测量值的算术平均值云 ) ， 计算结果精确至小数点后两位数字。6 . 2测试6 . 2 . ， 将 试 样 放 在 受 压 中 心 的 位 置 上 ， 稳 定 均 匀 地 施 力 。 压 力 ， 力 口 压 速 度 为 音 m m / s o6 . 2 . 2 首先进行预压， 第一次增加压力至 1 0 0 0 0 N， 去除切割时造成的毛刺( 会影响弹性系数的测试结果) ， 然后卸载。6 . 2 . 3 接着第二次增加压力至 3 0 0 0 0 N， 在压力在 1 0 0 0 0 N-3 0 0 0 0 N之间时， 进行测量， 然后卸载在此期间， 对应每一个压力 P， 试样都有相对于原始长度厄 。 的一个变形量 A L， 压力 P与变形量 A L之间呈直线关系， 如图 1 所示。在压力为 1 0 0 0 0 N-3 0 0 0 0 N之间时， 任取一个测量点t , 测量该点试样的所受的压力 P 。 和变形量 L( 即试样的原始长度 乙 和压缩后的长度L . 之差) 。负 荷P IN3 nn no侧 量 点 t1 0 0004 L ，长 度变化 d L / N m图 1 压 力 P与长度变化A 4 L的关系 曲线图上 述 2次加压压力和杨氏模量 的测量 如图 2所示 :30 00 010 00 0峙 加压次数图 2测定设备 2次加压压力操作示意图YS / T 6 3 . 1 3 -2 0 0 67 测定结果的计算 根据第 2 次加压测得的压力 P ， 与试样的变形量 L 。 按公式( 2 ) 计算杨氏模量 E;(2 )只11、些LO -一 口1。 一一 E 式 中: E材料的杨氏模量， 单位为吉帕( G P a ) ; P测试开始后， 测量点 t 的压力， 单位为千牛( K N) ;L o测试前试样的初始长度， 单位为毫米( mm) ; A 试样的截面积， 单位为平方毫米( mm ) ;,I L , -测试开始后， 相应于 P ， 时的试样初始长度与测