鋯材室溫拉伸測試指南：電子萬能試驗機的操作與規范

鋯及鋯合金因其優異的耐腐蝕性能、良好的機械性能和較低的熱中子吸收截面，被廣泛應用于化工、核工業及航空航天等高端領域。材料的拉伸性能，如屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率和斷面收縮率，是評價其力學行為、進行零部件設計與安全評估的關鍵指標。

為了精確獲取鋯材的這些核心性能數據，必須依據嚴格的標準，在可控的條件下進行拉伸測試。本文將依據通用國際標準，結合KZ-DSC-20電子萬能試驗機等設備，詳細闡述鋯材室溫拉伸測試的原理、標準、儀器及操作流程，為相關領域的質量控制與研發提供參考。

一、 測試原理

拉伸測試是材料力學性能測試中最基本、最廣泛的方法之一。其原理在于：將按規定形狀和尺寸制作的樣品夾持在萬能試驗機的夾具中，對其施加一個緩慢且均勻遞增的軸向拉力，直至樣品被拉斷。在此過程中，試驗機測力系統實時記錄所施加的力值（F），同時引伸計精確測量樣品標距段內的伸長量（ΔL）。通過力值與原始橫截面積（S?）計算得到工程應力（σ = F / S?），通過伸長量與原始標距（L?）計算得到工程應變（ε = ΔL / L?）。最終，根據這些數據繪制出應力-應變曲線，并從曲線上確定材料的各項關鍵性能參數。

二、 測試標準

ASTM E8 / E8M： 金屬材料室溫拉伸試驗方法標準。

ISO 6892-1： 金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法。

GB/T 228.1： 金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法 (中國國家標準)。

三、 檢測儀器與設備

1、10噸電子萬能試驗機

該設備采用伺服電機驅動，控制精確，運行平穩。它能夠提供恒定的試驗速度，并具有高精度的力值測量系統，是完成本次高精度拉伸測試的核心。

2、楔形夾具

3、小變形引伸計

4、試驗條件

樣品名稱： 鋯材材料

試驗溫度： 室溫 (通常建議記錄具體溫度，如23±5°C)

試驗類型： 拉伸

試驗速度： 5 mm/min (此速度為橫梁位移速度，在測定屈服強度階段，需確保應變速率在標準允許范圍內)。

四、 測試流程

步驟一、試樣準備

按照選定的標準（如ASTM E8）加工鋯材試樣，確保標距段尺寸、平行段長度及過渡圓弧符合要求。

使用游標卡尺等工具精確測量試樣平行段的原始橫截尺寸（直徑或寬度與厚度），并計算原始橫截面積（S?）。

在試樣的標距段內用標記器輕輕打點，以標記原始標距（L?）。

步驟二、設備初始化

開啟KZ-DSC-20電子萬能試驗機及計算機控制系統，預熱至少15分鐘。

在控制軟件中新建試驗，輸入試樣信息、尺寸參數和試驗速度（5 mm/min）。

步驟三、安裝試樣

選擇與試樣夾持端匹配的楔形夾塊，安裝到試驗機上下夾具中。

將試樣一端輕輕放入上夾具，夾緊。然后移動橫梁，調整下夾具位置，將試樣另一端放入并夾緊。確保試樣軸線與拉力中心線重合，以防產生彎曲應力。

步驟四、安裝引伸計

小心地將小變形引伸計刀口安裝在試樣標距段上，確保安裝牢固且不損傷試樣表面。在軟件中選擇引伸計作為應變測量信號。

步驟五、執行測試

在軟件中確認所有參數無誤后，啟動測試程序。

試驗機將以5 mm/min的速度勻速拉伸試樣。軟件實時繪制力-位移或應力-應變曲線。

當材料發生屈服并度過最大力點后，試樣開始頸縮。在試樣斷裂前，軟件會提示取下引伸計，以防止其因試樣的突然斷裂而損壞。

步驟六、測試結束與數據采集

試樣拉斷后，試驗機自動停止。軟件根據預設算法，自動從曲線中計算出：

上屈服強度（ReH）/ 規定塑性延伸強度（Rp0.2）

抗拉強度（Rm）

最大力值等。

取下斷裂的試樣。

步驟七、斷后測量與結果計算

將斷裂試樣的兩半小心拼合，用游標卡尺測量斷后標距（Lu）。

測量斷后最小橫截尺寸，計算斷面收縮率（Z）。

將Lu輸入軟件，軟件將自動計算斷后伸長率（A）。

生成包含所有測試參數和結果的正式報告。

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