鋁箔試驗方法第11部分：力學性能的測試2023-08-06發布國家市場監督管理總局I本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。本文件是GB/T22638《鋁箔試驗方法》的第11部分。GB/T22638已經發布了以下部分：——第1部分：厚度的測定；——第2部分：針孔的檢測；——第3部分：粘附性的檢測；——第4部分：表面潤濕張力的測定；——第5部分：潤濕性的檢測；——第6部分：直流電阻的測定；——第7部分：熱封強度的測定；——第8部分：立方面織構含量的測定；——第9部分：親水性的檢測；——第10部分：涂層表面密度的測定；——第11部分：力學性能的測試。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國有色金屬工業協會提出。本文件由全國有色金屬標準化技術委員會(SAC/TC243)歸口。本文件起草單位：中鋁材料應用研究院有限公司、有色金屬技術經濟研究院有限責任公司、江蘇鼎勝新能源材料股份有限公司、廈門廈順鋁箔有限公司、永杰新材料股份有限公司、江蘇中基復合材料有限公司、云南浩鑫鋁箔有限公司、昆山鋁業股份有限公司、杭州五星鋁業有限公司、山東南山鋁業股份有限公司、山東信通鋁業有限公司、貴州高精板帶箔科技有限公司。Ⅱ構含量、親水性、涂層表面密度及力學性能的試驗方法有別于其他鋁及鋁合金產品的試驗方法。GB/T22638是針對鋁箔產品的試驗方法，由11個部分構成。——第1部分：厚度的測定。目的在于確立鋁及鋁合金箔厚度的測定方法。——第2部分：針孔的檢測。目的在于確立鋁及鋁合金箔針孔的測定方法。——第3部分：粘附性的檢測。目的在于確立鋁及鋁合金箔粘附性的測定方法。——第4部分：表面潤濕張力的測定。目的在于確立鋁及鋁合金箔表面潤濕張力的測定方法。——第5部分：潤濕性的檢測。目的在于確立鋁及鋁合金箔潤濕性的測定方法。——第6部分：直流電阻的測定。目的在于確立鋁及鋁合金箔直流電阻的測定方法。——第7部分：熱封強度的測定。目的在于確立鋁及鋁合金箔熱封強度的測定方法。——第8部分：立方面織構含量的測定。目的在于確立鋁及鋁合金箔立方面織構含量的測定方法。——第9部分：親水性的檢測。目的在于確立鋁及鋁合金箔親水性的測定方法。——第10部分：涂層表面密度的測定。目的在于確立鋁及鋁合金箔涂層表面密度的測定方法。——第11部分：力學性能的測試。目的在于確立鋁及鋁合金箔拉伸性能、杯突值及破裂強度的測定方法。近年來，為適應我國鋁箔的技術研發與質量控制新需求，鋁箔測試方法在試樣制備和檢驗手段均有詳細的描述。本文件給出的鋁箔力學性能測試方法，既滿足鋁箔材料的研發需求，利于企業與科研院所鋁箔性能研究，也便于鋁箔產品性能的準確測試和比對，更有助于我國鋁箔質量的不斷提升。1鋁箔試驗方法第11部分：力學性能的測試1范圍本文件描述了鋁箔拉伸試驗、杯突試驗、破裂試驗等力學性能測試方法。本文件適用于鋁箔室溫拉伸性能、杯突值及破裂強度的測試。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T4156金屬材料薄板和薄帶埃里克森杯突試驗GB/T8005.1鋁及鋁合金術語第1部分：產品及加工處理工藝GB/T8170數值修約規則與極限數值的表示和判定GB/T10623金屬材料力學性能試驗術語GB/T16865變形鋁、鎂及其合金加工制品拉伸試驗用試樣及方法GB/T22638.1鋁箔試驗方法第1部分：厚度的測定GB/T26492.4變形鋁及鋁合金鑄錠及加工產品缺陷第4部分：鋁箔缺陷JJG475電子式萬能試驗機3術語和定義GB/T8005.1、GB/T10623和GB/T26492.4界定的術語和定義適用于本文件。4試驗條件試驗溫度為5℃~35℃。5拉伸試驗5.1方法概述對試樣施加軸向拉力，直至試樣斷裂，測試試樣的抗拉強度、規定非比例延伸強度、斷后伸長率中的一項或多項力學性能。5.2儀器設備5.2.1.1試驗機的測力系統應符合GB/T16865的規定。宜采用最大載荷不超過1000N的試驗機。25.2.1.2引伸計應符合GB/T16865的規定。5.2.1.3試驗機橫梁位移應按JJG475的規定進行校準，滿足0.5級試驗機要求。5.2.1.4試驗用夾具應符合GB/T16865的規定。夾具的夾持面應能防止試樣拉伸時打滑并不應導致在夾持面斷裂，宜使用橡膠材質鋸齒面或平滑面。雙刃裁刀應固定寬度，寬度宜為15.00mm,應定期校驗。雙刃裁刀寬度校驗方法見附錄A,維護保養見附錄B。應采用符合GB/T16865規定的矩形Asomm試樣或矩形A1omm試樣，試樣根據頭部形狀分為直條型試樣(圖1)和帶頭部矩形試樣(圖2)。試樣的尺寸應符合表1的規定，宜將試樣加工成平行部分中間處寬度最小。標引序號說明：a?——試樣平行部分的原始厚度；b?——試樣平行部分的原始寬度；L?——原始標距；Le——試樣平行長度。圖1直條型試樣示意圖標引序號說明：ag——試樣平行部分的原始厚度；b?——試樣平行部分的原始寬度；r;——從頭部到平行部分的過渡圓弧半徑；L?——原始標距；Le——試樣平行長度。圖2帶頭部矩形試樣示意圖3表1試樣尺寸試樣類型試樣平行部分的原始厚度a?mm試樣平行部分的原始寬度b?mm原始標距L?mm試樣平行長度L。mm從頭部到平行部分的過渡圓弧半徑rrmm直條型試樣—>0.050～0.100帶頭部矩形試樣≥0.050～0.100>0.100～0.200試樣平行部分的原始寬度的偏差為士0.10mm,最大值與最小值的差值不大于0.10mm。剝除鋁箔卷外圈(宜不少于5層)后截取樣坯，從樣坯上至少切取三個平行試樣(仲裁試驗時至少應切取五個平行試樣),取樣方向應符合產品標準和訂貨單(或合同)的規定，未規定時取縱向試樣(試樣縱軸平行于軋制方向)。其他應符合GB/T16865的規定。試樣應有明確的標識，標識位置和方法應不影響試驗結果，宜使用記號筆進行標識，試驗過程中保持標識完整。的規定進行帶頭部矩形試樣制備。按裁切或沖制方式進行直條型試樣制備，宜采用雙刃裁刀裁切方式進行，刀具邊緣應保持潤滑。5.3.4.3在20倍放大倍數下觀察試樣加工邊緣，應光滑、連續(見附錄C中圖C.1、圖C.2),不應有毛刺、卷邊等加工缺陷(見圖C.3～圖C.5)。5.4測試步驟5.4.1試樣尺寸測量預涂層箔試樣厚度采用卡尺直接測量，無需去除涂層，其他試樣厚度按GB/T22638.1規定的方法測量。采用雙刃裁刀裁切的直條型試樣以標稱寬度作為試樣寬度，其他方式制備的試樣的寬度采用游標卡尺測量。45.4.2試樣原始橫截面積計算試樣的原始橫截面面積計算按GB/T16865規定的方法進行。5.4.3試樣原始標距(L?)的標記與測量5.4.3.1手動測量斷后伸長率時，應標記原始標距，標記不應造成鋁箔損傷，宜采用記號筆或油墨畫標識線。在試樣平行長度范圍內，每間隔10mm作標識線，見圖3和圖4。標引序號說明：1——標識線；L?——原始標距。圖3直條型試樣平行長度原始標距標識示意圖標引序號說明：1——標識線；L?——原始標距。圖4帶頭部矩形試樣平行長度原始標距標識示意圖5.4.3.2采用引伸計或橫梁位移測量斷后伸長率時，可不做標記，引伸計標距(L。)或夾塊間距應等于原始標距(L。),平推夾具夾持時，夾塊間距示意圖見圖5,楔形夾具夾持時，夾塊間距示意圖見圖6。5標引序號說明：1——上氣動壓力柱；2——上平推夾塊；3——試樣；4——下平推夾塊；5——下氣動壓力柱；6——夾塊間距。圖5平推夾具夾持夾塊間距示意圖標引序號說明：1—-上楔形夾塊；2——試樣；3——下楔形夾塊；4——夾塊間距。圖6楔形夾具夾持夾塊間距示意圖5.4.3.3原始標距的標記應準確到±1%。5.4.4試驗力零點設定按GB/T16865的規定設定試驗力零點。將試樣夾持在試驗機上，確保夾持的試樣受軸向拉力的作用，試樣應與夾頭對中(宜采用定位裝置),可施加不超過規定強度5%的預拉力。可采用以下不同的夾具夾緊試樣。6a)使用楔形夾具時，兩夾面高度在夾緊時應保持一致，以避免在試樣上產生彎曲應力，每個夾面的齒面全長宜與試樣表面接觸。為了防止夾破試樣，可在試樣與夾塊之間墊入緩沖材料(如碳化硅砂紙)。b)使用平推夾具時，為了確保試樣被夾緊，不產生相對滑動，應施加足夠的夾緊力。5.4.6.1測試規定非比例延伸強度時，設定試驗速率。速率選擇應符合GB/T16865的規定。5.4.6.2僅測抗拉強度和斷后伸長率時，設定橫梁位移速率。橫梁位移速率宜符合表2的規定。表2橫梁位移速率狀態厚度mm橫梁位移速率OH其他5.4.7.1規定非比例延伸強度按GB/T16865規定的方法進行。按GB/T16865規定的方法進行。5.4.7.3.1采用橫梁位移和引伸計測量在拉斷試樣后采用橫梁位移和引伸計測出斷裂總延伸率(A?),按公式(1)計算斷后伸長率(A),數值以百分數(%)表示，計算結果表示到小數點后一位，數值修約按GB/T8170的規定進行。斷裂總延伸率(A)與斷后伸長率(A)的關系見圖7。式中：A:——斷裂總延伸率，以百分數(%)表示；R,——斷裂時應力，單位為兆帕(MPa);mg——應力-應變曲線彈性部分的斜率，單位兆帕(MPa)。7R——應力；e——應變(延伸率);圖7斷后伸長率與斷裂總延伸率關系示意圖5.4.7.3.2手動測量清除影響斷口對接的碎屑，然后將試樣斷裂部分仔細地對接在一起使其軸線處于同一直線上。若緊密對接后仍有縫隙，則縫隙應計入拉斷后的標距內。以斷裂位置為中部，測量5個間隔標識線的最大距離(矩形Aloqmm試樣10個間隔標識線)作為斷后標距(Lu)(見圖8),數值精確到0.1mm或0.5%Lo(以較小者為準)。按公式(2)計算斷后伸長率(A),數值以百分數(%)表示，計算結果表示到小數點后一位，數值修約按GB/T8170的規定進行。式中：Lu——斷后標距，單位為毫米(mm);L。——原始標距，單位為毫米(mm)。8標引序號說明：Lu——斷后標距。圖8試樣斷后標距測試示意圖5.5拉伸性能有效性判定當試驗出現下列情況之一時，判該試驗結果無效：——試樣具有不良的加工表面、尺寸不符合要求，或由于不良的加工方式而使其性能發生變化；——夾持方式導致試樣發生撕裂斷口；——試驗參數選擇不正確或試驗設備發生故障；——試樣斷裂部分存在兩個及兩個以上斷口；——儀器自動測量時，斷裂位置不在試樣標距內；——手工測量斷后伸長率時，斷裂位置任一側標識線的數量少于2個。試驗報告應包括以下內容：a)本文件編號；b)試樣類型；c)試樣尺寸；d)試驗參數：2)原始標距；e)測試結果(包含以下一項或幾項):1)抗拉強度，2)規定非比例延伸強度，3)斷后伸長率；f)試驗設備；h)試驗過程中觀察到的異常現象；i)測試人員和測試時間。6杯突試驗6.1方法概述使用固定形狀的沖頭對被夾緊在墊模和壓模間的試樣進行沖壓，形成凹陷，直到出現一條穿透裂96.2儀器設備杯突試驗設備由固定壓模、沖頭和墊模組成，見圖9。能提供穩定的夾緊力，夾緊力宜為10kN。沖壓測力系統的量程宜不大于5kN,其他應符合GB/T4156的規定。單位為毫米標引序號說明：1——沖頭壓入深度；2——固定壓模；3——試樣；4——墊模；5——沖頭；r——壓模中心開口與試樣接觸處過渡弧半徑。圖9杯突試驗設備示意圖至少切取三個平行試樣，試樣應平整，寬度不小于90mm,壓痕中心距離試樣邊緣不小于45mm。6.4測試步驟6.4.1測試鋁箔試樣厚度。預涂層鋁箔試樣厚度采用卡尺直接測量，無需去除涂層，其他試樣厚度按GB/T22638.1規定的方法測試。6.4.2產品標準或訂貨單(或合同)中未注明時，應在沖頭(或與其接觸的鋁箔表面)均勻涂抹少量的潤滑劑(宜為凡士林),宜使用棉簽涂抹。潤滑劑應不含顆粒雜質、無腐蝕性；在試樣表面涂抹潤滑劑時不應用力過大，防止試樣變形。6.4.3將試樣夾緊在墊模和固定壓模之間，其夾緊力宜為10kN。6.4.4使沖頭以10mm/min～20mm/min的恒定速度從鋁箔亮面頂出，直至鋁箔出現穿透性裂紋或力值出現衰減，停止沖頭移動，測量沖頭頂出高度，即為杯突值，精確到0.1mm。對于人工操作的試驗設備，當操作接近結束時，速度宜降低至接近下限，以便準確確定出現穿透性裂紋的瞬間。通常出現穿透性裂紋時，對應在力-沖頭位移圖中會出現一個力的衰減，這個力的衰減可以作為確定停止沖頭移動的依據。6.4.5取三個試樣的平均值，數值表示到小數點后一位，數值修約按GB/T8170的規定進行。6.5杯突值測試有效性判定當試驗出現下列情況之一時，判該試樣杯突試驗結果無效：a)試樣發生明顯滑動時(試樣滑出模具或在夾持面內起褶);b)試樣在上、下墊模的邊緣處開裂時；c)試驗出現兩個及兩個以上裂紋時。6.6試驗報告試驗報告應包括以下內容：a)本文件編號；c)試樣厚度；d)沖頭壓入速度；e)潤滑條件；f)杯突值；g)試驗設備；h)環境溫度；i)試驗過程中觀察到的異常現象；j)測試人員和測試時間。7破裂試驗7.1方法概述將試樣放置于彈性膠膜上，夾住試樣周邊，使之與膠膜一起自由凸起，當液壓流體以穩定速率壓入，使膠膜凸起直至試樣破裂時所施加的最大壓力即為試樣的破裂強度。7.2儀器設備破裂試驗設備由夾持系統、膠膜、液壓系統、壓力測量系統組成，見圖10,技術參數如下。——夾持系統：為上下兩個彼此平行的環形夾盤組成，上夾盤中心開孔直徑為30.5mm±0.1mm,下盤中心開孔直徑為33.1mm±0.1mm。在施加測試載荷時，上下夾盤的環形孔應是同心的，其最大誤差應不大于0.25mm。夾持系統應能牢固且均勻地夾住試樣，并能保證鋁箔在試驗過程中不發生滑動。 膠膜：由不添加任何填料或添加劑的天然橡膠或合成橡膠制成，其厚度宜為0.86mm±0.06mm。靜態時其上表面應比下夾盤的頂面低3.5mm。膠膜在使用時應經常進行檢查，應保證當膠膜凸出下盤頂面9.0mm±0.2mm時，其壓力為30kPa±5kPa。——液壓系統：在膠膜下表面持續提供穩定的壓力。——壓力測量系統：用于測量壓力，其顯示精度不低于10kPa或測量值的±3%。單位為毫米標引序號說明：1——上夾盤；2——試樣；3——下夾盤；4——液壓系統；U——下夾盤厚度；X——膠膜卡槽的深度；R?——上夾盤孔與鋁箔接觸處過渡圓弧半徑；R?——下夾盤孔與鋁箔接觸處過渡圓弧半徑；R——下夾盤孔與膠膜接觸處過渡圓弧半徑。圖10夾持系統示意圖試樣表面應平整，無褶皺、腐蝕等缺陷，試樣尺寸不小于70mm×70mm。7.4測試步驟7.4.1夾持系統應能防止試樣滑動或起皺，且夾持壓力不應超過1200kPa。7.4.2將試樣放置在上下夾盤之間，使鋁箔亮面與膠膜接觸，應確保試樣覆蓋整個夾盤，然后緩慢施加夾持壓力。7.4.3設定壓力測量系統零點，然后按照95mL/min±5mL/min的流量施加液壓壓力，直至試樣破裂，卸載膠膜低于下夾盤平面，記錄試樣破裂時液壓壓力，即為破裂強度。7.4.4取三個試樣的平均值，數值表示到小數點后一位，數值修約按GB/T8170的規定進行。7.5破裂強度測試有效性判定當試驗出現下列情況之一時，判該試樣破裂強度試驗結果無效：——試樣發生明顯滑動時(試樣滑出夾盤或在夾持面內起褶);——試樣在膠膜和夾盤接觸邊緣開裂時；——試樣在上、下盤處斷裂，表明因夾持力過高，或在夾持時夾盤轉動致使試樣損傷時。試驗報告應包括以下內容：a)本文件編號；b)試樣尺寸；c)液壓流量；e)試驗設備；f)環境溫度；g)試驗過程中觀察到的異常現象；h)測試人員和測試時間。(資料性)雙刃裁刀寬度校驗方法A.1方法概述通過測量雙刃裁刀制備鋁箔試樣的寬度，以校驗雙刃裁刀的寬度。A.2材料待測鋁箔。A.3儀器設備帶有尺寸測量系統的光學顯微鏡，或同等功能的設備，