ASTM E345 金属箔拉伸试验的标准试验方法

美国材料与试验协会 (ASTM) 制定的ASTM E345《金属箔拉伸试验标准方法》描述了在室温下测定金属箔拉伸强度的试验方法。对于特定材料，其具体规范或试验方法可能包含对这些方法的例外规定。

拉伸试验提供有关材料在单轴拉伸应力下的强度和延展性的信息。这些信息可用于材料比较、合金开发、质量控制和设计。

零件或材料特定部位的拉伸试验结果可能无法完全反映最终产品在不同环境下的强度和延展性。这些试验方法被认为适用于商业货物的验收测试，因为它们被广泛用于此目的。

拉伸试验是一种通过测量伸长率或面积收缩率来确定材料延展性的方法。然而，随着试样厚度的减小，拉伸试验在确定延展性方面的作用可能会减弱。为此，ASTM E796 标准试验方法是测量延展性的替代试验方法。不同行业会区分不同厚度的箔材和板材。

该标准与 ASTM E8/E8M 中描述的测试方法不同，它允许通过称重来确定样品厚度，并且对于某些样品，还可以确定由于横梁位移引起的伸长率。

ASTM E345 无法为每种可能的合金定义厚度范围；它应该代替 ASTM E8/E8M 标准测试方法或其他拉伸测试标准。为了避免材料损坏并获得足够的精度，对于给定的合金和厚度，可以通过称量试样厚度来获得更好的结果。此外，对于给定的合金和厚度，可以使用与试样接触的传统引伸计来测定横梁位移引起的伸长率。

简而言之，ASTM E345 是一项重要的标准，概述了金属箔（尤其是厚度小于 0,150 毫米的箔）的拉伸试验程序。该标准对于依赖薄金属箔的行业至关重要，例如用于电动汽车、电子产品和航空航天应用的锂离子电池。通过提供评估这些材料在单轴拉伸应力下的强度和延展性的标准化方法，该标准确保了材料测试的一致性和可靠性。

ASTM E345 标准侧重于室温下金属箔的拉伸试验。该标准适用于薄而脆弱的试样，这与用于较厚金属材料的其他拉伸试验标准（例如 ASTM E8/E8M）有所不同。该标准的主要特点包括：

• 样品厚度：适用于厚度小于0,150mm的金属箔。
• 测试类型：通过单轴拉伸试验测量拉伸强度、屈服强度、伸长率和延展性。
• 试样类型：本标准定义了A型和B型试样。A型通常用于较薄的箔片，而B型则用于稍厚的箔片。本标准也参考了某些特定应用的C型试样。

本标准强调，某些材料可能需要例外，具体规范中另有规定。标准还指出，由于样品的敏感性，用户应建立适当的安全、健康和环境规范。

根据 ASTM E345 进行的拉伸试验提供了有关金属箔机械性能的关键数据，包括：

• 强度：极限抗拉强度和屈服强度。
• 延展性：通过伸长率或面积收缩率来衡量，表明材料在断裂前可以变形的程度。此信息对于以下方面很重要：
  • 材料比较：评估不同的合金或箔成分。
  • 合金开发：针对特定应用优化材料特性。
• 质量控制：确保箔片符合商业运输的性能标准。
• 设计：为使用薄箔的工程应用提供数据。

ASTM E345 的一个关键应用是测试电动汽车锂离子电池集流体中使用的金属箔。铝箔和铜箔必须承受电池充放电循环过程中的膨胀，因此拉伸强度和屈服点伸长率对电池寿命和质量至关重要。随着电池技术不断发展，包括锂硅等材料，ASTM E345 在评估箔片伸长率方面的重要性日益凸显。电动汽车需求的快速增长进一步提升了该标准在确保电池组件可靠性方面的重要性。

ASTM E345 标准概述了确保对敏感金属箔进行准确且可重复测试的具体程序：

• 样品制备：
  • A 类样品：可使用铣刀加工成包装，并在约 20 倍放大镜下检查其边缘，以确保其光滑且无划痕或皱纹。
  • 测量：对于非常薄的箔，可以通过重量确定厚度以避免损坏样品，这与通常使用直接测量的 ASTM E8/E8M 标准不同。
• 保留解决方案：
  • 楔形夹持器：大多数测试建议使用锯齿状端部，以便牢固夹持较长且延展性好的试样。对于厚度小于 0,076 毫米的箔片，最好使用光滑端部，以防止撕裂。可以使用 320 粒度碳化硅砂纸等缓冲材料，以最大程度地减少对夹持表面的损坏。
  • 气动侧向夹具：因其高重复性和高效率，是大批量测试的首选。此类夹具可快速装载样品并保持恒定的夹持力，从而降低过度夹持或夹持不足的风险。快速更换表面（锯齿状、橡胶状或平面状）提高了灵活性。
• 电压测量：
  • 引伸计：接触式和非接触式引伸计均符合该标准的精度要求。对于高能量断裂试样，建议使用非接触式视频引伸计，因为它们不会损坏易碎的箔片。
  • 横梁位移：在接触式引伸计可能影响结果或损坏样品的情况下，允许测量伸长率。
• 测试设备：本标准建议使用符合 ASTM E4 标准应用的万能试验机。台式万能试验机即可。部分系统已预编程，符合 ASTM E345 标准。

因此，ASTM E345 是测试薄金属箔拉伸性能的基础标准，而薄金属箔在电动汽车电池制造、电子和航空航天等行业中发挥着至关重要的作用。该标准注重精确的试样、精准的测量技术和合适的夹持解决方案，确保了对强度和延展性的准确评估。随着高性能箔片需求的不断增长，尤其是在电动汽车电池应用中，ASTM E345 对于质量控制、材料开发和设计仍然至关重要。

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