T∕CSTM 00250-2020 碳纤维高温轴向热扩散率试验方法 激光脉冲法

ICS59.100.20Testmethodfortheaxialthermaltemperaturesbythelaserpulse2020-07-24发布I本标准由中国材料与试验团体标准委员会复合材料领域委员会（FC0本标准由中国材料与试验团体标准委员会复合材料领域委员会（FC01碳纤维高温轴向热扩散率试验方法激光脉冲法样及制备、校验、试验程序、数据处理、精密度、试验报告本标准适用于温度在298K~2273K范围内，热扩散率在1.0×10凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）热流，由此引起背面温升随时间的变化（如图1所示）。该背面温升与其最大值的比值随时间的变化与试样厚度、热扩散率存在定量关系，见公式(1)和Tm——试样背面最大温升，K；t0.5——试样背面温升达到最大温升Tm一半所需的24.1设备组成试验设备的基本构成见图2，包括激光光源、环境炉、试样架、背面温升探测器、信号采集4.2激光光源4.2.3脉冲时间宽度τ应小于试样背面温升达到其最大值所需时间的0.5%，推荐τ值不大于0.5ms。4.2.4宜配置He-Ne激光或激光二极管等共轴调34.3环境炉4.3.1环境炉用于为试样提供恒定的高温环境。4.3.2环境炉应具有气密性，冷态真空度宜偶、红外探测器或光学高温计。当选用热电偶时，热电偶应置于试样附近，且不宜与试样4.4试样架4.5背面温升探测器其温度分辨率应优于0.05K。4.5.3当采用热电偶时，有关热电偶的安装方法及a)探头传感器应对准试样背面中心（背温采集位置宜落入以试样背面中心为圆心、以0.3倍试样探头传感器，473K~773K温度区间内上述两4.6信号采集与处理系统5.1概述45.2加工样品环5.2.3样品环内径尺寸宜不小于外径尺寸的7tc——特征温度传播时间，s；5.2.5样品环上、下表面平行度宜不5.3纤维集束5.3.1选择长度方向上平直、连续、表面无毛团的碳纤维样品50m~100m，裁剪成150mm5.3.3碳纤维棒直径应大于样品环内径，碳纤维棒与样品环的配合过盈量应保证集束致密性。5.4.1将碳纤维棒套入样品环内，使用手术刀片等工具沿样品环上5.4.2对套入样品环的碳纤维样品进行磨平处理，使其上下表面平整。测试试样结构示意图如图3。5.5洗胶干燥5.5.1将圆片状试样放置于装有丙酮溶剂的超声波清洗机内进行清洗，清洗时间宜控制在10min~15mi采取其他方式去除上浆剂，或带上浆剂测试，但应5.5.2对清洗后的碳纤维圆片状试样进行干燥处理。56.1标准试样主要用于校验试验设备6.3宜根据试验温度甄选不同的标准试样校验试验设备。采用有认证的标准试样与推荐的标准数据进7.1用千分尺测量试样厚度，精确至0.001mm7.2开启环境炉，检查环境炉各窗口，必要时进行清洁处理。将试样装入试样架内，观察激光致的试样质量变化不大于0.5%。如无特殊要求，建议使用高纯氩气（纯度>99.999%）或高纯氦气7.4当采用红外探测器测量试样背面温升时7.5开启信号采集与处理系统并达到稳定工作状态，必要时开启安全运行保7.6设置试验温度、激光脉冲能量、开启试验温度测控装置，升温至试验温的时间tx，按公式(5)分别计算热扩散率α,保留三位有效数字。6xkxxkx8.1.2当计算获得的热扩散率α相对于算术平均值的最大偏差在±2%以内时，取其算术平次背面温升曲线热扩散率的测量值。否则进行热损失和不均8.1.3取不小于2次重复测量的算术平8.2.1热损失和不均匀加热效应修正可以综合采用按公式(6)计算修正因子KR。KR=-0.3461467+0.361578(t0.75/t0.25)-0.065205(t0.75/t0.25)2………………(6)按公式(8)和公式(9)分别计算修正因子，修正因子按公式(1KC=A+B(Δt)+C(Δt)2+D(Δt)3+E(Δt)4+F(Δt)5+G(Δt)6+