（高清版）DB4210∕T 60-2023 《热防护材料综合隔热性能测试方法》

ICS81.080Q40DB4210Testmethodforsyntheticthermalinsulationpropertiesofthermalprotectivematerials荆州市市场监督管理局发布IDB4210/T60—2023前言 12规范性引用文件 13术语和定义 14试验原理 25试验设备 26试验条件 37试样 38试验步骤 49试验结果 56试验报告 6附录A（规范性）表面测温传感器的粘贴 7附录B（规范性）试件的宽度及厚度测量方法 8DB4210/T60—2023本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件结构和起草规则》的规定起草。本文件由湖北菲利华石英玻璃股份有限公司提出。本文件由荆州市经济与信息化局归口。本文件起草单位：湖北菲利华石英玻璃股份有限公司、湖北省产品质量监督检验研究院荆州分院。本文件主要起草人：赵金峰、黄俊、陈康、龚勋、廖乐峰、张志斌、樊蓓蓓、关蓓蓓。本文件于2023年11月首次发布。DB4210/T60—20231热防护材料综合隔热性能测试方法本文件规定了热防护材料综合隔热性能测试方法的术语和定义、试验原理、试验设备、试验条件、试样、试验步骤、试验结果和试验报告。本文件适用于将树脂基、陶瓷基等类型热防护材料单面热载荷按历程加载后，测定其冷壁温度、质量烧蚀率，静态烧蚀量等，其他类材料（如金属材料、混合材料、层合材料等）可以参照使用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T1446纤维增强塑料性能试验方法总则3术语和定义3.1热防护材料thermalprotectionmaterial用于制造热防护结构，能抵御单侧高热流并阻抗能量传递的材料。3.2综合隔热性能comprehensiveheatinsulationperformance是指按照指定的条件对试件单侧进行热载荷历程加载后，测量其冷壁温度、静态烧蚀量、质量烧蚀量随时间变化的情况，用以表征材料在指定条件下的热防护能力。3.3冷壁温度coldwalltemperature也称为背面温度、背板温度等，指测试过程中指定时刻在非加热面测得的温度。3.4静态烧蚀量staticablationamount是指按照本文件中规定的方法进行测试，根据测得的试验件厚度方向变化数据，按照规定的计算方法得到烧蚀量。3.52质量烧蚀率massablationrate根据综合隔热测试前后的试验件重量变化情况，按规定的计算方法得到可烧蚀材料的质量变化率，特殊情况下可针对试件整体进行评估。4试验原理在热防护材料受热面进行指定历程的热载荷加载后，根据材料不同的综合隔热性能会得到不同的冷壁温度及重量、外形等变化数据，从而可以表征材料出材料的热防护能力。5试验设备5.1加热设备5.1.1加热装置由发热单元(常用石英灯)、供电电极和隔热部件等构成，通过伺服供电设备驱动发热单元对试件单侧进行加热，装置不限定具体形式，但需要具备良好的隔热功能，在进行热载荷加载时能够稳定工作。5.1.2加热设备需具备对试验件进行指定热条件加载的能力，为确保试件在加热区内均匀受热，加热区X、Y向需覆盖试件并超出试件边缘距离>50mm,加热器表面与试件表面推荐距离为50~150mm,如图1所示。加热区加热区试验件YX加热器4YZ试验件图1加热设备示意图5.2测量设备5.2.1用于测量本文件里的温度、热流随时间变化的数据，要求能够连续记录从开始加热到加热结束的温度或者热流历程。温度测量数据精确到0.1℃,热流测量数据精确到0.1kW/m²,记录频率不低于10Hz。对于同一个试验，可只对温度或者热流其中的一项数据进行记录。DB4210/T60—202335.2.2测量设备另外包含对试件前后的重量、外形参数进行测量的量具和设备，其重量测量精度优于0.1g，形状测量精度优于0.1mm。5.3隔热工装隔热工装能对被测试件进行有效固定，固定后试件的受热面能与工装表面基本处于同一平面，工装与试件接触部分需保留一定的间隙用于柔性隔热材料（如硅酸铝隔热毡等）的填充，以减少试件边缘漏热，并减少试件边缘与工装之间的换热。6试验条件6.1材料限定本文件适用于固体板状材料，且要求材料在提供的热考核条件下能够保持尺寸稳定，不发生结构破坏。6.2环境条件测试在室温环境下进行。6.3热载条件试验前需指定热载条件，热载条件应满足如下两种形式之一：a)温度条件:按温度-时间提供历程数据，温度单位为摄氏度(℃),时间单位为秒（s）；b)热流条件：按照热流-时间提供历程数据，热流单位为kW/㎡，时间单位为秒（s）。6.4试验工况以被评估时刻与热载荷历程的时间关系进行定义，并在测试前按照如下形式之一进行指定:c)终秒工况：在热载历程加载结束时刻进行综合隔热性能评估的工况，终秒工况也是综合隔热性能评估的默认工况。d)指定时刻工况：在热载历程的指定时刻进行综合隔热性能评估的工况。7试样7.1试样数量测试试样每组不少于1个有效样，仲裁试样每组不少于3个有效样，对于相同热载荷工况的多组试件，应额外提供一个同材质的调试件。7.2试样形状与尺寸除另有规定外，测定材料综合隔热性能测试的试样的形状及尺寸如图2所示，其试件有效厚度为1mm～50mm，试件允许厚度偏差±0.5mm，有特殊用途的试件厚度可以根据实际需求进行调整。4YX7.3.1试件表面应平整均匀，特殊情况表面可以是球面或者其他异形，但必须指定正面温度参考位置8.2.1按照附录A的方法制样前，试样在室温环境下至少放置6h。8.2.2按照附录A的方法制样后，试验在室温环境下至少放置6h。8.2.3特殊状态调节按照需要而定。8.2.4按照前述方法调节后，用游标卡尺记录试样宽8.3.1按照6.3提供的条件进行加热系统的参数设定。8.3.2使用调试件对6.3提供的热条件进行调试，检查设定热条件和热条件反馈值的符合性，并调节8.4.2启动数据记录，随后启动加热系统，对试件受热面施加热载荷，记录整个时间历程内的传感器DB4210/T60—202358.4.3按照6.4的规定，记录指定时刻的各温度传感器的测量数据。8.4.4按照8.2.4～8.2.5的状态对测试后的试件进行测试后的状态记录。8.5数据有效性判定试验数据有效性按照如下原则判定:a)顺利完成了热载荷加载；b)取得了正反面至少各1路温度有效数据；c)推荐的冷壁温度数据偏差小于10%，质量烧蚀量及静态烧蚀量数据偏差小于50%，特殊情况可根据材料类型和试验工况另行判定。9试验结果9.1冷壁温度9.1.1需完整记录试件冷壁在试验过程中的温度历程，测试结果给出的冷壁温度为指定工况下的温度测量值，是衡量材料综合隔热性能的直接指标，单位为℃,按照式（1）进行确定：Tmaxt1,t2tn........................................................................(1)式中：T：冷壁温度，即指定工况的材料综合隔热性能表征值，可按要求给出多个极大值。t1、t2、tn：各测点的冷壁温度。9.1.2为减少因环境温度对综合隔热性能表征温度的影响，需要特殊判定时使用冷壁温度增量来衡量材料综合隔热性能，单位为℃,按照式（2）进行确定：△TTT0...............................................................................(2)式中：△T：冷壁温度增量，单位℃;T：冷壁温度，单位℃;T0：初始温度，即测试开始时刻对应温度测点的测量值。9.2质量烧蚀率质量烧蚀率按照式（3）计算：0P..............................................................................(3)0式中：P：质量烧蚀率，单位为百分比（%）；M0：烧蚀前试件重量，单位为克（gM1：烧蚀后试件重量，单位为克（g）。9.3静态烧蚀量静态烧蚀量按照式（4）进行计算，其中相关参数测量按照附表B规定的方法进行：HH0H1...............................................................................(4)DB4210/T60—20236式中：H：静态烧蚀量，即烧蚀损失的厚度，单位为毫米（mm）；H0：烧蚀前试件厚度，单位为毫米（mm）；H1：烧蚀后试件厚度，单位为毫米（mm）。9.4算数平均值、标准误差和离散系数按照GB/T1446的规定进行。10试验报告试验报告应至少包含以下各项内容：a)试件生产单位名称，类型或编号；b)试验方法或者标准；c)传感器粘贴位置说明；d)试验热载条件；e)试验结果，必须包含冷壁温度，其他结果根据实际需求提供；f)试验地点、日期及其他需要说明的情况。7(规范性)表面测温传感器的粘贴A.1表面测温传感器的粘贴A.1.1试验温度使用热电偶进行测量，在试验前进行热电偶的焊接和准备。A.1.2按照图A.1的位置，对传感器粘接点表面进行轻度打磨，要求打磨深度≤0.5mm,打磨后试件表面没有新增裂纹或其他可见缺陷。A.1.3使用胶带粘接线路非测量部分的的方式对进行传感器粘贴，热载荷加载面和非加载面按照图A.1各粘贴一个以上传感器，传感器位置和数量需要调整时可按照其他方式进行传感器粘贴，但需要在测试结果中进行说明。A.1.4粘贴好传感器后，使用耐高温导热粘接剂(推荐使用陶瓷胶)对传感器测点进行涂覆，涂覆后按照粘接剂使用方式进行固化，固化温度控制在80℃以内。A.1.5检查试件粘接状态，要求粘接剂固化后胶层厚度<2mm,粘接点胶层平面面积不大于4cm2,对于不合格的粘接点，去掉粘接剂并按照附录A.1.2规定的方式打磨表面后，重新进行传感器粘接。X夹22图A.1传感器粘贴方式8(规范性)试件的宽度及厚度测量方法B.1试件的宽度及厚度测量方法B.1.1试件厚度使用经过标定且在有效期内的游标卡尺进行测量。B.1.2试件按照本文件7.2中规定的方法制样后，按照图B.1的标记方法在试件四个边缘位置分别标记A、B、C、D,