ASTM E345 金屬箔拉伸試驗的標準試驗方法

美國材料與試驗協會 (ASTM) 制定的ASTM E345《金屬箔拉伸試驗標準方法》描述了在室溫下測定金屬箔拉伸強度的試驗方法。對於特定材料，其具體規範或試驗方法可能包含這些方法的例外規定。

拉伸試驗提供有關材料在單軸拉伸應力下的強度和延展性的信息。這些資訊可用於材料比較、合金開發、品質控制和設計。

零件或材料特定部位的拉伸試驗結果可能無法完全反映最終產物在不同環境下的強度和延展性。這些試驗方法被認為適用於商業貨物的驗收測試，因為它們被廣泛用於此目的。

拉伸試驗是一種透過測量伸長率或面積收縮率來確定材料延展性的方法。然而，隨著試樣厚度的減小，拉伸試驗在決定延展性方面的作用可能會減弱。為此，ASTM E796 標準試驗方法是測量延展性的替代試驗方法。不同產業會區分不同厚度的箔材和板材。

該標準與 ASTM E8/E8M 中描述的測試方法不同，它允許透過稱重來確定樣品厚度，並且對於某些樣品，還可以確定由於橫梁位移引起的伸長率。

ASTM E345 無法為每種可能的合金定義厚度範圍，因此應將其取代 ASTM E8/E8M 標準測試方法或其他拉伸測試標準。為了避免材料損壞並獲得足夠的精度，對於給定的合金和厚度，可以透過稱量試樣厚度來獲得更好的結果。此外，對於給定的合金和厚度，可以使用與試樣接觸的傳統引伸計來測定橫樑位移所引起的伸長率。

簡而言之，ASTM E345 是一項重要的標準，概述了金屬箔（尤其是厚度小於 0,150 毫米的箔）的拉伸試驗程序。該標準對於依賴薄金屬箔的行業至關重要，例如用於電動車、電子產品和航空航天應用的鋰離子電池。透過提供評估這些材料在單軸拉伸應力下的強度和延展性的標準化方法，該標準確保了材料測試的一致性和可靠性。

ASTM E345 標準著重於室溫下金屬箔的拉伸試驗。此標準適用於薄而脆弱的試樣，這與用於較厚金屬材料的其他拉伸試驗標準（例如 ASTM E8/E8M）有所不同。該標準的主要特點包括：

• 樣品厚度：適用於厚度小於0,150mm的金屬箔。
• 測試類型：以單軸拉伸試驗測量拉伸強度、屈服強度、伸長率和延展性。
• 試樣類型：本標準定義了A型和B型試樣。 A型通常用於較薄的箔片，而B型則用於稍厚的箔片。本標準也參考了某些特定應用的C型試樣。

本標準強調，某些材料可能需要例外，具體規範另有規定。標準也指出，由於樣品的敏感性，使用者應建立適當的安全、健康和環境規範。

根據 ASTM E345 進行的拉伸試驗提供了有關金屬箔機械性能的關鍵數據，包括：

• 強度：極限抗拉強度和屈服強度。
• 延展性：以伸長率或面積收縮率來衡量，顯示材料在斷裂前可以變形的程度。此資訊對於以下方面很重要：
  • 材料比較：評估不同的合金或箔片成分。
  • 合金開發：針對特定應用最佳化材料特性。
• 品質控制：確保箔片符合商業運輸的性能標準。
• 設計：為使用薄箔的工程應用提供數據。

ASTM E345 的一個關鍵應用是測試電動車鋰離子電池集流體中使用的金屬箔。鋁箔和銅箔必須承受電池充放電循環過程中的膨脹，因此拉伸強度和屈服點伸長對電池壽命和品質至關重要。隨著電池技術不斷發展，包括鋰矽等材料，ASTM E345 在評估箔片伸長率方面的重要性日益凸顯。電動車需求的快速成長進一步提升了該標準在確保電池組件可靠性方面的重要性。

ASTM E345 標準概述了確保對敏感金屬箔進行準確且可重複測試的具體程序：

• 樣品製備：
  • A 類樣品：可使用銑刀加工成包裝，並在約 20 倍放大鏡下檢查其邊緣，以確保其光滑且無刮痕或皺紋。
  • 測量：對於非常薄的箔，可以透過重量確定厚度以避免損壞樣品，這與通常使用直接測量的 ASTM E8/E8M 標準不同。
• 保留解決方案：
  • 楔形夾持器：大多數測試建議使用鋸齒狀端部，以便牢固夾持較長且延展性好的試樣。對於厚度小於 0,076 毫米的箔片，最好使用光滑端部，以防止撕裂。可使用 320 粒度碳化矽砂紙等緩衝材料，以最大程度地減少對夾持表面的損壞。
  • 氣動側向夾具：因其高重複性和高效率，是大批量測試的首選。此類夾具可快速裝載樣品並保持恆定的夾持力，從而降低過度夾持或夾持不足的風險。快速更換表面（鋸齒狀、橡膠狀或平面狀）提高了靈活性。
• 電壓測量：
  • 引伸計：接觸式和非接觸式引伸計均符合此標準的精確度要求。對於高能量斷裂試樣，建議使用非接觸式視訊引伸計，因為它們不會損壞易碎的箔片。
  • 橫樑位移：在接觸式引伸計可能影響結果或損壞樣品的情況下，允許測量伸長率。
• 測試設備：本標準建議使用符合 ASTM E4 標準應用的萬用試驗機。桌上型萬能試驗機即可。部分系統已預先編程，符合 ASTM E345 標準。

因此，ASTM E345 是測試薄金屬箔拉伸性能的基礎標準，而薄金屬箔在電動車電池製造、電子和航空航天等行業中發揮著至關重要的作用。此標準著重精確的試樣、精準的測量技術和合適的夾持解決方案，確保了對強度和延展性的準確評估。隨著高性能箔片需求的不斷增長，尤其是在電動車電池應用中，ASTM E345 對於品質控制、材料開發和設計仍然至關重要。

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