ASTM E831-19 Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn cho sự giãn nở nhiệt tuyến tính của vật liệu rắn bằng phân tích nhiệt cơ học

ASTM E831-19 Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn cho sự giãn nở nhiệt tuyến tính của vật liệu rắn bằng phân tích nhiệt cơ học

Tiêu chuẩn “ASTM E831-19 Phương pháp thử tiêu chuẩn cho sự giãn nở nhiệt tuyến tính của vật liệu rắn bằng phân tích nhiệt cơ học” do Hiệp hội Thử nghiệm và Vật liệu Hoa Kỳ (ASTM) công bố mô tả phương pháp thử để xác định hệ số kỹ thuật giãn nở nhiệt tuyến tính của vật liệu rắn bằng các kỹ thuật phân tích nhiệt cơ học. Phương pháp thử nghiệm này áp dụng cho các vật liệu rắn có độ cứng đủ trong suốt phạm vi nhiệt độ thử nghiệm để đầu dò cảm biến không làm lõm mẫu. Giới hạn dưới được khuyến nghị của hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính được đo bằng phương pháp thử nghiệm này là 5 µm/(m độ). Phương pháp thử nghiệm có thể được sử dụng ở mức độ giãn nở thấp hơn (hoặc âm) với độ chính xác và độ nhạy thấp hơn. Phương pháp thử nghiệm này có thể áp dụng cho phạm vi nhiệt độ từ âm 120 độ đến dương 900 độ. Phạm vi nhiệt độ có thể được mở rộng hơn nữa tùy thuộc vào thiết bị đo lường và vật liệu hiệu chuẩn được sử dụng.

ASTM E831-19 Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn cho sự giãn nở nhiệt tuyến tính của vật liệu rắn bằng phân tích nhiệt cơ học

Tất cả các thuật ngữ và định nghĩa được đưa ra trong các tiêu chuẩn “Thuật ngữ chuẩn ASTM E473-21a về Phân tích nhiệt và Lưu biến” và “Thuật ngữ chuẩn ASTM E1142-11 về Tính chất nhiệt vật lý” đều có giá trị đối với phương pháp thử nghiệm này, bao gồm các thuật ngữ phân tích nhiệt, hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính, phép đo nhiệt giãn nở và phân tích nhiệt cơ học. Ngoài ra, hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính trung bình, sự thay đổi chiều dài so với chiều dài mẫu ở nhiệt độ môi trường, thể hiện sự thay đổi nhiệt độ đơn vị được xác định bởi nhiệt độ điểm giữa của phạm vi nhiệt độ đo.

Phương pháp thử nghiệm này sử dụng máy phân tích nhiệt cơ học hoặc thiết bị tương tự để xác định độ giãn nở nhiệt tuyến tính của vật liệu rắn khi chịu tốc độ gia nhiệt không đổi. Sự thay đổi về chiều dài mẫu được ghi lại bằng điện tử theo nhiệt độ. Hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính có thể được tính toán từ dữ liệu được ghi lại này.

Ví dụ, hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính được sử dụng cho mục đích thiết kế và để xác định xem có xảy ra hỏng hóc do ứng suất nhiệt hay không khi một vật rắn được cấu thành từ hai vật liệu khác nhau chịu sự thay đổi nhiệt độ. Phương pháp thử nghiệm này tương đương với tiêu chuẩn “ASTM D3386-00 Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn cho hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính của vật liệu cách điện” để thử nghiệm vật liệu cách điện, nhưng bao gồm một nhóm vật liệu rắn tổng quát hơn và xác định các điều kiện thử nghiệm cụ thể hơn. Phương pháp thử nghiệm này sử dụng mẫu nhỏ hơn và thiết bị khác biệt đáng kể so với các phương pháp thử nghiệm được xác định trong tiêu chuẩn ASTM E228-22 và ASTM D696-16. Phương pháp thử nghiệm này có thể được sử dụng trong nghiên cứu, chấp nhận thông số kỹ thuật, tuân thủ quy định và đảm bảo chất lượng.

Các thiết bị phân tích nhiệt cơ được sử dụng trong các thử nghiệm này. Thiết bị này được yêu cầu cung cấp khả năng phân tích nhiệt cơ học hoặc nhiệt giãn nở tối thiểu cho phương pháp thử nghiệm này bao gồm:

  • Giá đỡ mẫu cứng: Được làm bằng vật liệu trơ, hệ số giãn nở thấp để giữ mẫu ở giữa lò và cố định mẫu vào đế bằng cơ học.
  • Đầu dò giãn nở cứng: Một vật liệu giãn nở trơ, hệ số thấp tiếp xúc với lực áp suất tác dụng lên mẫu.
  • Phần tử cảm biến: Tuyến tính với phạm vi tối thiểu là 50 mm để đo độ dịch chuyển của đầu dò giãn nở cứng lên đến cộng/trừ 2 nm do những thay đổi về chiều dài của mẫu gây ra.
  • Bộ chuyển đổi trọng lượng hoặc lực: Tạo ra lực không đổi từ 1 MN đến 100 MN (0,1 g đến 10 g) tác dụng vào mẫu thông qua đầu dò giãn nở cứng.
  • Lò nướng: Có khả năng cung cấp nhiệt độ (làm mát) được kiểm soát đồng đều cho mẫu đến nhiệt độ không đổi hoặc ở tốc độ không đổi từ 2 độ/phút đến 10 độ/phút, trong phạm vi nhiệt độ áp dụng từ âm 150 độ đến dương 1000 độ.
  • Bộ điều khiển nhiệt độ: Thiết bị nhiệt độ đẳng nhiệt có khả năng chạy chương trình nhiệt độ cụ thể bằng cách vận hành lò giữa các giới hạn nhiệt độ đã chọn với tốc độ thay đổi nhiệt độ từ 2 độ/phút đến 10 độ/phút, cố định ở mức cộng/trừ 0,1 độ/phút hoặc cố định ở mức cộng/trừ 0,5 độ.
  • Cảm biến nhiệt độ: Có thể gắn vào mẫu, tiếp xúc với mẫu hoặc đặt gần mẫu và có thể chỉ báo nhiệt độ tới mức cộng/trừ 0,5 độ.
  • Một phương tiện duy trì môi trường xung quanh mẫu khí trơ ở tốc độ khí thanh lọc từ 10 mL/phút đến 50 mL/phút. Nhìn chung, người ta sử dụng nitơ, argon hoặc heli tinh khiết hơn 99% khi lo ngại về quá trình oxy hóa trong không khí. Nếu không muốn nghiên cứu tác động của độ ẩm, nên sử dụng khí xả khô và cần thiết khi vận hành ở nhiệt độ dưới mức nhiệt độ môi trường.
  • Thiết bị thu thập dữ liệu: Cung cấp phương tiện thu thập, lưu trữ và hiển thị các tín hiệu được đo lường hoặc tính toán, hoặc cả hai. Các tín hiệu đầu ra tối thiểu cần thiết cho phân tích nhiệt cơ học là sự thay đổi về kích thước tuyến tính, nhiệt độ và thời gian.

Khả năng làm mát cũng được yêu cầu trong các thử nghiệm để duy trì nhiệt độ mẫu dưới mức môi trường xung quanh (nếu thực hiện các phép đo dưới mức môi trường xung quanh) hoặc để tăng tốc độ làm mát mẫu từ nhiệt độ cao.

Mẫu phải dài từ 2 mm đến 10 mm và có các đầu thẳng, song song với nhau tới 7-25 µm. Kích thước ngang không được vượt quá 10 mm. Có thể sử dụng các mẫu có kích thước khác nhưng phải báo cáo kích thước. Người ta quan sát thấy rằng mức độ phẳng và song song này không thể đạt được ở một số vật liệu. Các mẫu không đáp ứng các yêu cầu này có thể làm giảm độ nhạy. Mẫu thường được đo khi nhận được. Nếu mẫu được xử lý bằng nhiệt hoặc cơ học trước khi thử nghiệm, điều này cần được ghi chú trong báo cáo. Một số vật liệu, đặc biệt là vật liệu tổng hợp, có thể cần xử lý nhiệt để xử lý mẫu trước khi thử nghiệm nhằm loại bỏ ứng suất hoặc biến dạng. Bất kỳ phương pháp xử lý nhiệt nào cũng phải được đưa vào báo cáo.

Tổ chức của chúng tôi, đơn vị đã nỗ lực hỗ trợ các doanh nghiệp trong mọi lĩnh vực bằng nhiều nghiên cứu thử nghiệm, đo lường, phân tích và đánh giá đã thực hiện trong nhiều năm, có đội ngũ nhân viên hùng hậu luôn theo sát diễn biến của thế giới trong lĩnh vực khoa học và công nghệ và không ngừng cải thiện. Trong bối cảnh này, các dịch vụ thử nghiệm cũng được cung cấp cho các doanh nghiệp theo tiêu chuẩn “Phương pháp thử tiêu chuẩn ASTM E831-19 về độ giãn nở nhiệt tuyến tính của vật liệu rắn bằng phân tích nhiệt cơ học”.

WhatsApp