警示-本標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有規(guī)定使用中所有與安全有關(guān)的事項(xiàng)。本標(biāo)準(zhǔn)使用者有責(zé)任預(yù)先建立適當(dāng)?shù)陌踩珬l例并確定其限定的范圍。

1 范圍

      本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了耐火材料高溫動(dòng)態(tài)楊氏模量試驗(yàn)方法（脈沖激振法）的原理、設(shè)備、試樣、試驗(yàn)步驟、結(jié)果計(jì)算及試驗(yàn)報(bào)告等。

      本標(biāo)準(zhǔn)適用于耐火材料高溫動(dòng)態(tài)楊氏模量（脈沖激振法）的測(cè)定。

2 規(guī)范性引用文件

      下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

      GB/T 4513.5 不定形耐火材料 第5部分：試樣制備和預(yù)處理

      GB/T 7321 定形耐火制品試樣制備方法

      GB/T 8170 數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定

      GB/T 16839.1 熱電偶 第1部分：分度表

      GB/T 16839.2 熱電偶 第2部分：允差

      GB/T 30758 耐火材料 動(dòng)態(tài)楊氏模量試驗(yàn)方法（脈沖激振法）

3 術(shù)語(yǔ)和定義

      GB/T 30758界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

3.1

      高溫動(dòng)態(tài)楊氏模量 Young＇s modulus at elevated temperatures

      在高于室溫的溫度下采用動(dòng)態(tài)法測(cè)得的楊氏模量。

4 原理

      將試樣加熱到試驗(yàn)溫度，保溫至規(guī)定的時(shí)間，沖擊器敲擊試樣，測(cè)試試樣的彎曲共振頻率，將其代入公式計(jì)算出試樣的動(dòng)態(tài)楊氏模量。

5 意義和用途

      意義和用途如下：

      a）可用于評(píng)價(jià)耐火材料的特性，輔助耐火材料的研究及其質(zhì)量控制；

      b）適用于測(cè)試均一性耐火材料的楊氏模量；

      c）為動(dòng)態(tài)測(cè)試方法，可測(cè)試長(zhǎng)條狀或圓柱狀試樣的楊氏模量；

      d) 為無(wú)損檢測(cè)，測(cè)試過(guò)程中，試樣僅發(fā)生微小變形，對(duì)試樣損傷非常小，因此測(cè)試后試樣仍可用于其他性能測(cè)試；

      e) 可依據(jù)試樣尺寸、組成和結(jié)構(gòu)變化選擇測(cè)試范圍；

      f）利用沖擊器（錘）敲擊被簡(jiǎn)單支撐的試樣；

      g) 不適用于有大裂紋或空隙的試樣；

      h) 只局限于測(cè)試具有規(guī)則幾何形狀的試樣，如長(zhǎng)條狀和圓柱狀，因?yàn)闂钍夏Ａ康挠?jì)算公式由試樣的相關(guān)尺寸、質(zhì)量和共振頻率組成；

      i) 試樣表面不平整或過(guò)分粗糙會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生嚴(yán)重影響，動(dòng)態(tài)楊氏模量與試樣厚度的立方成反比，所以試樣厚度的變化對(duì)結(jié)果有重要影響；

      j) 假定試樣為自由振動(dòng)，無(wú)任何約束或阻礙，因此應(yīng)合適放置試樣，確保其能自由振動(dòng)。

6 設(shè)備

6.1 設(shè)備主要包括試驗(yàn)爐、脈沖激發(fā)測(cè)量裝置和試樣支撐裝置等，其結(jié)構(gòu)原理圖見(jiàn)圖1。

      說(shuō)明：

      1——爐襯；

      2——沖擊器；

      3——試樣支撐裝置；

      4——試樣；

      5——保護(hù)裝置；

      6——熱電偶；

      7——高溫傳感器；

      8——信號(hào)分析系統(tǒng)；

      9——隔振裝置。

圖1 試驗(yàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

6.2 電加熱爐，能夠至少容納一塊試樣，具有按8.4.1規(guī)定的升溫制度將試樣加熱到試驗(yàn)溫度的能力。應(yīng)有足夠大的加熱區(qū)域，且保證試驗(yàn)時(shí)試樣周圍溫度均勻，溫差不超過(guò)±10℃。

      對(duì)于含碳等易氧化試樣，試驗(yàn)爐中試樣周圍的氣氛應(yīng)是中性或還原性的，可采用氣密性試驗(yàn)爐，通入純凈的氮?dú)饣驓鍤獾缺Ｗo(hù)性氣體以保護(hù)試樣免于氧化。

6.3 脈沖激發(fā)測(cè)量裝置包括沖擊器、高溫傳感器、信號(hào)分析系統(tǒng)，如圖1所示，用于激發(fā)、探測(cè)、分析和記錄試樣的固有頻率。

      在試驗(yàn)溫度下，沖擊器和試樣接觸時(shí)應(yīng)不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)或變形；沖擊器的沖擊力應(yīng)能使試樣產(chǎn)生合適的振動(dòng)，但不能對(duì)試樣造成物理?yè)p壞或使試樣移動(dòng)。

      高溫傳感器由接收器和保護(hù)裝置等組成，可測(cè)頻率量程至少為50 Hz～20 kHz，傳感器的最大可接收頻率在-3dB功率損耗發(fā)生之前應(yīng)至少大于頻率測(cè)量量程的10％。

      信號(hào)分析系統(tǒng)精度應(yīng)達(dá)到0.1％FS。

      注：推薦沖擊器沖擊頭的曲率半徑R為（4±1）mm。

6.4 試樣支撐裝置可由切口整齊或圓柱形的耐高溫輕質(zhì)材料制成，也可采用懸線法支撐試樣，試樣應(yīng)處于水平位置。

      試驗(yàn)溫度下，支撐裝置和試樣接觸時(shí)不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)或變形，且在同一水平面上，其長(zhǎng)度至少大于試樣寬度5mm，若為圓柱形支撐，建議曲率半徑R為（5±1）mm，應(yīng)定期對(duì)支撐裝置進(jìn)行檢查，以保證其符合使用要求。

      試樣支撐點(diǎn)位于距離試樣兩端0.224L的節(jié)點(diǎn)處。

6.5 熱電偶，符合GB/T 16839.1和GB/T 16839.2的要求。

6.6 游標(biāo)卡尺，分度值0.02mm。

6.7 鼓風(fēng)干燥箱，溫度能控制在（110±5）℃。

6.8 電子天平，分度值為0.01g。

7 試樣

7.1 定形試樣制備依據(jù)GB/T7321進(jìn)行，不定形試樣制備依據(jù)GB/T 4513.5進(jìn)行。

7.2 試樣可以是長(zhǎng)條狀或圓柱狀。長(zhǎng)條狀試樣的長(zhǎng)寬比不小于3，長(zhǎng)厚比不小于5。試樣的最小尺寸至少是試樣中最大顆粒的4倍。一般情況下長(zhǎng)條狀試樣的尺寸為（120～160）mm×（20～40）mm×（20～30）mm，試樣表面應(yīng)平整，試樣的長(zhǎng)、寬和厚方向的平行度偏差不超過(guò)1％。圓柱狀試樣的長(zhǎng)度和直徑的比不小于5，圓柱狀試樣的尺寸由相關(guān)方協(xié)商確定。

7.3 其他尺寸的試樣可由相關(guān)方協(xié)商確定，試樣的形狀尺寸應(yīng)在報(bào)告中注明。

8 試驗(yàn)步驟

8.1 試樣干燥

      一般情況下，試樣應(yīng)在（110±5）℃烘干至恒量；對(duì)易水化試樣，應(yīng)盡可能干切，如需濕切，濕切后用干布將水擦干后立即在鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)（110±5）℃干燥至恒量。

8.2 試樣質(zhì)量和尺寸測(cè)定

      用電子天平稱量試樣的質(zhì)量，精確到0.01g，用游標(biāo)卡尺測(cè)量試樣長(zhǎng)度、寬度和厚度，精確到0.02mm。

8.3 裝樣

      將準(zhǔn)備好的試樣，輕輕地置于試樣支撐裝置上，使試樣兩端距支撐點(diǎn)的距離為0.224L。調(diào)整高溫傳感器，使傳感器位于試樣的反節(jié)點(diǎn)處，如圖2所示。試樣與發(fā)熱體之間距離應(yīng)不小于50mm；多塊試樣測(cè)試時(shí)，試樣之間的間距應(yīng)不小于30mm。

      調(diào)整沖擊器的敲擊力度，測(cè)試并記錄室溫下試樣的彎曲共振頻率。

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