随着航空航天、核能工业以及gao端装备制造领域的飞速发展，对材料在ji端环境下的性能要求日益严苛。碳基材料，如碳/碳复合材料、石墨等，因其优异的高温强度、抗热震性及低热膨胀系数，成为上述领域重要的关键材料。然而，其力学性能，特别是拉伸性能，在高温下会发生显著变化，准确评估其在服役温度（如1000℃）下的拉伸行为对于构件设计、安全评估及寿命预测至关重要。
常规的室温拉伸测试方法已无法满足需求，超高温环境下的测试面临着样品装夹、温度均匀性、变形测量等诸多挑战。科准测控小编认为，一套可靠的高温拉伸测试系统是获取准确数据的前提。本文将系统介绍在1000℃环境下进行碳基材料拉伸测试的原理、遵循标准、所需仪器及详细操作流程，为相关领域的研发与质量控制提供技术参考。
一、测试原理
高温拉伸测试的基本原理与室温拉伸相似，即在规定的温度下，对标准试样施加一个轴向的、连续增加的拉伸载荷，直至试样断裂。通过同步测量施加的载荷和试样的伸长量，经计算可得到材料在高温下的关键力学性能指标，包括：
a、抗拉强度 (Tensile Strength)： 试样在拉伸过程中承受的最大工程应力。
b、屈服强度 (Yield Strength)： 材料发生明显塑性变形时的应力（对于脆性碳基材料，可能无明显屈服点）。
c、弹性模量 (Modulus of Elasticity)： 应力-应变曲线在弹性变形阶段的斜率，表征材料抵抗弹性变形的能力。
d、断裂伸长率 (Elongation at Break)： 试样断裂时的永jiu变形量与原始标距的百分比。其核心挑战在于如何确保测试在恒定的高温环境中进行，并精准地测量试样在高温下的微变形。
二、测试标准
ASTM E21 - 《金属材料高温拉伸试验方法》
ISO 6892-2 - 《金属材料 拉伸试验 第2部分：高温试验方法》
GB/T 9979 - 《纤维增强塑料高低温力学性能试验准则》
三、测试仪器与设备
1、万能拉力试验机
功能： 作为测试主机，提供精确可控的加载力。必须具备足够的负载能力和行程范围，以应对碳基材料的高强度或高脆性。刚性框架对于减少能量储存和获得准确的模量数据至关重要。
要求： 需配备能够与高温炉联动的控制系统，以实现力、位移、温度信号的同步采集。
2、高温炉
功能： 为试样提供均匀且稳定的1000℃测试环境。这是高温测试的核心附件。
要求：
最高温度： 至少高于目标温度（1000℃）50-100℃，留有裕量。
均温区 (Uniform Temperature Zone): 炉膛内部必须有一段足够长的区域（通常需大于试样标距），其温度波动控制在标准要求范围内（如±3℃~±5℃）。这是保证试样整体处于同一温度下变形的关键。
加热元件： 通常采用钼 disilicide (MoSi₂) 或碳化硅 (SiC) 棒，以满足氧化气氛下的高温要求。
冷却系统： 炉体需配备水冷系统，以保护设备本身和试验机不被高温损坏。
3、视频引伸计
原理： 通过光学镜头追踪预先喷涂在试样平行段上的高温散斑标记点，实时计算标记点之间的位移变化，从而得到精确的应变值。
4、高温拉伸夹具
功能： 在高温环境下牢固地夹持试样，并将试验机的载荷有效地传递到试样上。
通常为手动楔形夹具或液压楔形夹具。
四、测试流程
步骤一、试样制备
按照相关标准加工碳基材料拉伸试样，通常为狗骨状 (Dog-Bone Shape)。确保尺寸精确，表面无缺陷。
在试样平行段表面喷涂专用高温散斑，为视频引伸计提供追踪标记。
步骤二、设备准备与安装
将高温炉安装在试验机底座上，并确保炉体中心与上下拉伸杆对中。
安装合适的高温夹具。
安装视频引伸计，调整镜头焦距和位置，使其能清晰对焦于试样的散斑区域。
连接所有冷却水管路，开启冷却水。
步骤三、装夹试样与引伸计标定
手动或使用对中工具将试样小心地装入上下高温夹具中。
关闭炉膛。
在视频引伸计软件中，标定（Calibrate）标记点之间的实际距离，建立像素与物理尺寸的对应关系。
步骤四、加热与保温
设置控制程序，以规定的升温速率（如10℃/min）将高温炉加热至1000℃。
到达目标温度后，保温一段时间（通常为15-30分钟），以确保试样整体温度均匀一致。
步骤五、执行测试
保温结束后，启动试验机，以恒定的位移速率（如0.5 mm/min）进行拉伸加载。
测试系统同步采集载荷（来自试验机传感器）、位移（来自视频引伸计）和温度信号。
步骤六、测试结束与数据采集
当试样断裂或载荷显著下降时，试验机自动停止。
保存力-位移或应力-应变数据。
步骤七、数据分析
使用配套软件分析数据，自动计算抗拉强度、弹性模量、断裂伸长率等性能参数。
生成测试报告。
步骤八、清理
待炉温冷却至安全温度后，打开炉膛，取出断裂试样和可能产生的碎屑，清理夹具，为下一次测试做准备。
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