JB/T 13225-2017 固体材料原位拉伸-压痕复合力学性能测试系统

ICS19.060
N71  JB
备案号：58475—2017
中华人民共和国机械行业标准
JB/T13225-2017
固体材料原位拉伸压痕复合力学性能测试系统
In-situ testing systems of tensilc-indentation combined mechanical properties for solid materials
2017-04-12发布2018-01-01实施
中华人民共和国工业和信息化部发布

1范围
本标准规定了固体材料原位拉伸压痕复合力学性能测试系统的术语和定义及符号、技术要求、检验方法、检验规则、标志与包装。
本标准适用于最大拉力不超过5k、通过成像装置进行原位监测的固体材料原位拉伸-压痕复合力学试验用的固体材料原位拉伸-压痕复合力学性能测试系统（以下简称测试系统）。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期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/T2611一2017试验机通用技术要求
GB/T16825.1静力单轴试验机的检验第1部分：拉力和（或）压力试验机测力系统的检验与校准
GB/T22458仪器化纳米压入试验方法通则
JB/T6147一2007试验机包装、包装标志、储运技术要求
3术语和定义及符号
3.1术语和定义
GB/T22458界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1.1
固体材料solid material
常温下以固体状态存在的材料。
注：常见的固体材料有金属材料、无机非金属材料和高分子材料等。
3.1.2
成像装置imaging device
测试系统中实现监测、追踪、显示和记录被测试样材料的组织形貌的装置。
示例；光学显微镜、高速摄像仪、X射线衍射仪、拉曼(Raman)光谱仪等。
3.1.3
原位监测in-situ monitoring
在试验过程中，测试系统通过成像装置对试样的微观变形、损伤、组织形貌等进行的全程实时监测。
3.1.4
原位拉伸-压痕复合力学试验in-situ tensile-indentation combined mechanical test
在试样拉伸状态下进行压痕试验，获得不同拉力下的压入力压痕深度曲线和力学性能参数，并进行全程实时监测的一种试验方法。

3.1.5
试验循环test cycle
按照所施加的力或位移等随时间变化函数面规定的、在试样同一位置进行的一系列操作（包括压头趋近试样表面、单次或多次施加力、保持力和卸除力等)。
3.2符号和单位
本标准使用的符号和单位见表1。

4技术要求
4.1环境与工作条件
在下列条件下测试系统应正常工作：
——环境温度为23℃±5℃，温度波动不大于1℃；
——相对湿度为30%~60%；
——电源电压为220V±22V；
——在稳固的基础上水平安装，水平度为0.2/1000；
——周围无振动、无腐蚀性介质和无较强电磁场干扰的环境中。
4.2一般要求
4.2.1测试系统应安全可靠，便于操作。
4.2.2测试系统机架应具有足够的刚性和试验空间，应方便装卸压头、试样和测试系统附件。
4.2.3测试系统应具有进行单一拉伸试验、单一压痕试验和拉伸-压痕复合力学试验的功能，并能在试验过程中对试样实现原位监测、测定多种材料参数。
4.2.4测试系统的压痕装置、拉伸装置与成像装置之间应能实现相对移动和角度调整，整机结构设计应方使试验过程中的原位监测。
4.2.5测试系统的控制系统、测量系统以及成像装置之间应没有相互的电磁干扰。
4.2.6测试系统应能在每个试验循环中，保持恒定的拉力或拉伸变形。
4.2.7测试系统应具有在全部试验循环过程中采集和存储力、变形、位移、时间和图像等数据的能力。
4.3拉伸装置
4.3.1拉伸加力系统
4.3.1.1拉伸加力系统在加力和卸力过程中应平稳，无冲击和振动现象。
4.3.1.2夹头的一般要求如下：
a)在试验过程中，夹持试样可靠，试样与夹头的接触区域无相对滑动；
b)夹头的洛氏硬度应不低于50 HRC；
c)在试验过程中，夹头应保证与压痕装置和成像装置不发生千涉。
4.3.1.3试样夹头在任意位置上和施加试验力的过程中，两夹头和试样夹持的中心线对拉伸加力轴线的同轴度误差不应大于0.5/500。
4.3.2拉伸测力系统
4.3.2.1拉伸测力系统的指示装置应能连续、准确地指示出施加在试样上的拉力值，能够调零或清零。
4.3.2.2试样断裂或卸除拉力后，拉伸测力系统的指示装置应能准确地指示出最大拉力值。
4.3.2.3拉力的示值相对误差、示值重复性、示值进回程差、零点相对误差和拉力指示装置相对分辨力应符合表2的规定。

4.3.3拉伸变形测量系统
4.3.3.1拉伸变形测量系统的指示装置在试验过程中应能连续显示读数，不能有冲击、抖动和明显的滞后，同时应能清零。
4.3.3.2拉伸变形的示值相对误差、示值进回程差和拉伸变形指示装置相对分辨力应符合表3的规定。

4.4压痕装置
4.4.1压痕加力系统
4.4.1.1压痕加力系统应具有压头沿该装置主轴轴线方向(Z轴方向)精确压入与回退的功能；并有在压头未压入试样表面时压头和试样沿与Z轴垂直的平面(X平面)进行相对运动的功能。
4.4.1.2压痕加力系统应具有对压头和试样在压入方向上的相对位置进行宏观调整和定位的功能。压头主轴的最大移动量不应小于10mm,压头接近试样的定位距离不应大于1m;试验时应能保证压头垂直压入试样表面形成压痕，压头在压入方向最大行程不小于20m。
4.4.1.3压痕加力系统应能连续或以步进方式（逐次递增或递减一个定量的力）施加规定的压入力，在施加和卸除力的过程中应平稳，无冲击和颤动现象。
4.4.1.4加栽到设定的最大压入力或压痕深度时，应保持该状态约305：在卸载至最大压入力的10%时应保持该压入力60s~100s。在此过程中，压入力的示值波动范围不应超过压痕加力系统最大压入力的0.2%。
4.4.1.5压痕加力系统驱动压头移动的速度范围宜为10nm/s~8mm/s。
4.4.2压痕测力系统
4.4.2.1压痕测力系统的指示装置应能连续、准确、实时地指示出施加在试样上的压入力值，能够调零或清零。
4.4.2.2压痕测力系统的指示装置的分辨力为10N,并能准确地指示出施加在试样上的最大压入力值。
4.4.2.3压痕测力系统中压入力的允许示值相对误差和示值重复性应符合表4的规定。

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