微細絲材高溫力學性能測試：萬能拉力試驗機精準解決方案

在現代精密儀器、光學器件及航空航天等領域，彈簧玻璃絲和石英絲作為關鍵的超精細、高性能材料，其力學性能的可靠性直接決定了最終產品的質量與壽命。特別是在高溫工作環境下，這些微細材料的拉伸強度、彈性模量等參數的變化至關重要。然而，由于其直徑僅幾十微米，且材質脆弱，對測試設備的精度、夾具的設計以及環境模擬能力提出了極高要求。

針對這一技術挑戰，科準測控結合成熟的材料測試經驗，制定了專業的高溫拉伸測試方案。本文將系統介紹如何利用萬能拉力試驗機與高溫環境箱，精確完成對彈簧玻璃絲和石英絲在20°C至100°C溫度范圍內的力學性能測定，包括其斷裂力值、彈性系數及抗拉強度等關鍵指標。

一、 測試原理

本測試的核心原理是靜態拉伸測試。將試樣（彈簧玻璃絲或石英絲）的兩端分別固定在萬能拉力試驗機的上下夾具上，在設定的高溫環境中，驅動橫梁以恒定的速度移動，對試樣施加軸向拉伸載荷，直至其斷裂。從而得到以下數據：

最大力值：試樣在斷裂前所能承受的最大拉力。

抗拉強度：最大力值除以試樣的原始橫截面積（需預先精確測量直徑）。

彈性系數（楊氏模量）：在材料的彈性變形階段，應力與應變的比值。通過分析力值-位移曲線的線性段斜率，并結合試樣的標距和截面積計算得出。

二、 參考標準

GB/T 228.1-2021 《金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法》

ASTM E8/E8M 《金屬材料拉伸試驗方法》

ISO 6892-1 《金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法》

三、 測試設備與配置

1、KZ-68SC-05XY 萬能拉力試驗機

1. 高溫環境試驗箱

工作溫度范圍20°C至100°C，可精確控制并保持測試所需的恒定高溫環境，以模擬材料的實際工作條件。

3、專用夾具

尖嘴波紋小夾具 & 波紋鋁夾具：針對直徑僅幾十微米的脆性絲材專門設計。

尖嘴設計：便于精確夾持微細樣品，防止打滑。

波紋夾面：增大摩擦力，均勻分散夾持力，有效避免因應力集中而導致的試樣在夾持處提前斷裂。

四、 測試方案詳解

1. 樣品準備

使用千分尺或激光測徑儀精確測量每根絲材的直徑，至少在不同位置測量三次取平均值，用于計算橫截面積。

確定并標記有效的拉伸標距。

2. 測試流程

夾具安裝：根據試樣類型選擇合適的夾具（尖嘴波紋夾具優先）并安裝在試驗機上。

試樣裝夾：小心翼翼地將試樣垂直、對中地裝入上下夾具中，以極小的預緊力輕輕夾緊，確保試樣不受扭轉或側向力。

環境箱設置：關閉環境箱門，設定目標溫度（如20°C, 50°C, 100°C等），待溫度穩定并保持一段時間后開始測試。

測試參數設置：在軟件中選擇對應的傳感器量程，設置合適的拉伸速度（通常較低，如1-5 mm/min，以確保數據采集的充分性）。

開始測試：啟動試驗機，系統自動執行拉伸測試，實時繪制力值-位移曲線，并記錄斷裂全過程。

數據采集與分析：測試結束后，軟件自動計算并輸出最大力值、彈性系數、抗拉強度等結果。

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