中文版 ISO 527-1-2012

1、ISO 527-1-2012塑料 拉伸性能的測定 第1部分：總則1. 范圍1.1 ISO 527的本部分規(guī)定了在規(guī)定條件下測定塑料和復合材料拉伸性能的一般原則，并規(guī)定了幾種不同形狀的試樣以用于不同類型的材料，這些材料在本標準的其他部分予以詳述。1.2 本方法用于研究試樣的拉伸性能及在規(guī)定條件下測定拉伸強度、拉伸模量和其他方面的拉伸應力/應變關系。1.3 本方法適用于下列材料：硬質和半硬質（分別見3.12和3.13）模塑、擠塑和澆鑄的熱塑性塑料，除未填充類型外還包括填充的和增強的混合料；硬質和半硬質熱塑性片材和薄膜；剛性和半剛性的熱固性模塑材料，包括填充和增強化合物；剛性半剛性的熱固性片材，包括

2、層壓材料；纖維增強熱固性塑料和熱塑性復合材料摻入單向或非單向增強材料，如氈，無紡布，編織粗紗，短切原絲，組合和混合加固，粗紗和磨碎纖維；片由預浸漬材料（預浸料）制成，熱致液晶聚合物。這些方法通常不適合用于剛性多孔材料的測試，其應采用ISO 1926標準，也不適用于含有多孔材料的夾層結構材料。2 規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過ISO 527本部分的引用而成為本部分的條款。凡是注日期的引用文件，只有引用的版本有效。未注日期的文件，其最新版本（包括任何勘誤內(nèi)容）對本標準有效。ISO 291，塑料狀態(tài)調(diào)節(jié)和測試的標準環(huán)境ISO 2602，數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理和解釋均值估計置信區(qū)間ISO 7500-1:2

3、004，金屬材料靜態(tài)單軸向試驗機的校正第1部分：拉伸試驗機壓力測量系統(tǒng)的校正ISO 9513:1999，金屬材料單軸向測試中使用的伸長計系統(tǒng)的校準ISO 16012，塑料試樣線性尺寸的測定ISO 20753，塑料試驗樣品ISO 23529，橡膠物理試驗方法用試樣制備和調(diào)節(jié)的一般程序3 術語和定義下列術語和定義適用于ISO 527的本部分。3.1 標距L0試樣中間部分兩標線之間的初始距離。單位為mm。注釋：ISO 527不同部分所描述的不同試樣類型的標距長度數(shù)值代表相應的最大標距長度。3.2 厚度h試驗樣品中間部位矩形截面處的較小的初始尺寸。單位為mm。3.3 寬度b試驗樣品中間部位矩形截面處的

4、較大的初始尺寸。單位為mm。3.4 橫截面A初始寬度和厚度的乘積，A=bh。單位為mm2。3.5 試驗速度v試驗過程中，試驗機夾具分離速度，單位為mm/min。3.6 應力試樣標距長度內(nèi)，每單位原始橫截面積上所受的法向力。單位為MPa。注釋：為區(qū)別于與試樣實際橫截面相關的真實應力，該應力常被稱為“工程應力”。3.6.1 屈服應力y屈服應變下的應力。單位為MPa。注釋：其數(shù)值可能小于可獲得的最大應力（見圖1，曲線b和c）。3.6.2 強度m拉伸試驗中觀察到的第一個局部最大力值。單位為MPa。注釋：其也可能是樣品屈服或斷裂時的力值（見圖1）。3.6.3 x%應變處的應力x當應變達到規(guī)定值x%時的應

5、力。單位為MPa。注釋：x%應變處的應力值在某些情況下可能有用，如當應力/應變曲線沒有屈服點時（見圖1，曲線d）。3.6.4 斷裂應力b試樣斷裂時的應力，單位為MPa。注釋：其為在試樣分離前的瞬間，應力-應變曲線上應力的最高值，即由裂紋造成的負荷下降前的值。3.7 應變原始標距單位長度的增量。用無量綱的比值或百分數(shù)（%）表示。3.7.1 屈服應變y拉伸試驗中第一次出現(xiàn)應變增加而應力不增加時的應變。用無量綱的比值或百分數(shù)（%）表示。見圖1，曲線b和c。注釋：計算機處理確定屈服應變的信息見附錄A（資料性附錄）。3.7.2 斷裂應變b若試樣在屈服前發(fā)生斷裂，斷裂應變?yōu)樵趹p小到小于或等于強度10%

6、之前記錄的最后一個應變值。用無量綱的比值或百分數(shù)（%）表示。見圖1，曲線a和d。3.7.3 強度應變m達到強度時的應變。用無量綱的比值或百分數(shù)（%）表示。3.8 標稱應變t十字頭位移除以夾具間距。用無量綱的比值或百分數(shù)（%）表示。注釋1. 用于超出屈服應變范圍（見3.7.1）或者沒有使用引伸計時的應變計算。注釋2：可基于從實驗開始時十字頭位移計算，或者基于超出屈服應變后十字頭位移增量計算，如果后種情況下位移是使用引伸計確定的（對于多用途試樣優(yōu)選）。3.8.1 斷裂標稱應變tb當斷裂發(fā)生在屈服之后時，在應力減小到小于或等于強度的10%前所記錄的最后一個數(shù)據(jù)點處的標稱應變。用無量綱的比值或百分數(shù)（

7、%）表示。見圖1，曲線b和c。3.9 模量Et應力應變曲線（）上在1=0.05%和2=0.25%應變區(qū)間曲線的斜率。單位為MPa。注釋1：可以計算為弦向模量或者在此區(qū)間最小二乘回歸曲線的斜率。注釋2：本定義不適用于薄膜材料。3.10 泊松比在縱向應變對法向應變關系曲線的線性部分內(nèi)，垂直于拉伸方向上的兩坐標軸之一的應變增量n，與拉伸方向上的應變增值1之比的負值。用無量綱的比值表示。3.11 夾持距離L試樣在夾具間部分的初始長度。單位為mm。3.12 硬質塑料在規(guī)定的條件下，塑料的彎曲模量（若不適用，則拉伸模量）大于700 MPa。3.13 半硬質塑料在規(guī)定的條件下，塑料的彎曲模量（若不適用，則拉

8、伸模量）在70 MPa至700 MPa之間。圖1典型的應力/應變曲線注釋：曲線（a）代表一脆性材料，其在低應變下斷裂，不發(fā)生屈服。曲線（d）代表一軟橡膠狀材料，其在大應變（>50%）處斷裂。4 原理和方法4.1 原理沿試樣縱向主軸恒速拉伸，直到斷裂或應力（負荷）或應變（伸長）達到某一預定值，測量在這一過程中試樣承受的負荷及其伸長。4.2 方法4.2.1 本方法適用于試驗可以鑄造成指定尺寸，或從成品和半成品如模塑品、層壓板、薄膜和擠壓或澆鑄板材上經(jīng)加工、切割成指定尺寸的樣品。試樣類型及制備方法在ISO 527相關部分中闡述。某些情況下，可使用多用途試樣。多用途試樣和小型化試樣在ISO 20

9、753中描述。4.2.2 本方法闡述了試樣的優(yōu)選尺寸。使用不同尺寸試樣，或者試樣在不同條件下制備，都會使得實驗結果失去可比性。其他因素如試驗速度和試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)條件也會影響試驗結果。因此，當需要對比試驗結果時，應謹慎控制和記錄這些參數(shù)。5 設備5.1 試驗機5.1.1 概述試驗機應符合ISO 7500-1和ISO 9513及本部分5.1.2至5.1.6的規(guī)定。5.1.2 試驗速度拉力試驗機應能達到表1所規(guī)定的的試驗速度。表1推薦的試驗速度5.1.3 夾具用于夾持樣品的夾具應連接在儀器上，使得試樣的主軸與沿夾具之間中心線的試樣延伸方向一致。試樣應夾緊，以防試樣在夾具中脫滑。夾持系統(tǒng)應避免引起試樣產(chǎn)

10、生早期斷裂或者將試樣壓扁。對于測試拉伸模量，需要保證恒定的應變速率并且不能改變，例如，由夾頭移動導致的變化。當使用楔形夾頭時，這點尤其重要。注釋：對于預應力，需要進行正確的校準（見9.3）和試樣安裝，以避免應力/應變圖上出現(xiàn)腳趾區(qū)，見9.4。5.1.4 負荷指示裝置應符合ISO 7500-1:2004中分類1的規(guī)定。5.1.5 應變指示裝置5.1.5.1 引伸計應符合ISO 9513:1999中分類1的規(guī)定。在應變測試區(qū)域內(nèi)應能一直獲得該分類的準確度。符合準確度要求的非接觸型引伸計也可使用。引伸計應能測量試驗中任何時間，試樣在標距內(nèi)的變化。儀器最好可以自動的記錄該變化。儀器應在規(guī)定的試驗速度沒

11、有慣性滯后。為準確的測量拉伸模量Et，儀器測量標距的精度應優(yōu)于測量值的1%。當使用1A型試樣時，若標距為75 mm，則要求±1.5m的絕對準確度。更小的標距對應于不同的準確度，見圖2。注釋：與標距相關，測量標距內(nèi)試樣的深長率要求的1%的準確度可轉換成不同的絕對準確度。對于小型化試樣，由于缺少合適的引伸計，可能無法獲得這樣高的準確度（見圖2）。通常使用的光學引伸計在一個寬的試樣表面記錄變形：對于這樣一個單面應變測試方法，應確保低應變值得測量不被彎曲所影響，彎曲可能由更微弱的試樣錯位和初始翹曲造成，這樣會使得試樣的相對表面的應變值有差異。建議使用可將試樣兩表面應變值平均化的應變測量方法。

12、當測定模量時需要考慮該因素，但對于測量較大應變值時則不太必要。5.1.5.2 應變儀試樣也可使用縱向應變儀測試，其精度應優(yōu)于測量值的1%。對于模量測試，則對應于20x10-6的應變準確度。進行合適的表面處理及粘合劑選擇，使得能更好的測量目標材料。5.1.6 數(shù)據(jù)記錄5.1.6.1 通用數(shù)據(jù)記錄頻率應足夠高，以達到準確度要求。5.1.6.2 應變數(shù)據(jù)記錄應變數(shù)據(jù)記錄頻率與下列因素相關。v，試驗速度，mm/min；L0/L，標距與初始夾頭夾頭分離的比；r，為獲得準確數(shù)據(jù)所需的記錄應變數(shù)值的最小分辨率，單位為mm。典型地，其為或優(yōu)于準確度值的一半。需要的最小的數(shù)據(jù)記錄頻率（Hz）fmin按下式計算：

13、試驗機的數(shù)據(jù)記錄頻率應至少等于該fmin。5.1.6.3 力值記錄記錄速率與試驗速度、應變值范圍、準確度要求和夾頭距離相關。模量、試驗速度和夾頭距離決定施加力值的增大速率。力增大速率與所需的準確度比值決定記錄頻率。見下面例子。力增大速率由下式?jīng)Q定：式中，E為彈性模量，單位為MPa；A為試樣橫截面積，單位為mm2；v為試驗速度，單位為mm/min；L為夾頭間距，單位為mm。使用模量范圍內(nèi)施加力值的變量來確定所需的準確度，使用下面公式計算，假設相關力值精度應達到1%以內(nèi)：模量范圍內(nèi)的力增量：F=E·A（2-1）=E·A·準確度（1%的一半）：r=5 x 10-3 x

14、F=5 x 10-3 x E·A·記錄頻率：示例：當v=1 mm/min，=2 x 10-3和L=115 mm時，則記錄頻率為fforce=14.5 Hz。圖2假設準確度為1%，不同標距測量模量時，對引伸計準確度的要求5.2 測量試樣寬度和厚度的裝置見ISO 16012和ISO 23529。6 試樣6.1 形狀和尺寸見ISO 527各部分內(nèi)容中的規(guī)定。6.2 試樣制備見ISO 527各部分內(nèi)容中的規(guī)定。6.3 標線如使用光學引伸計，特別是對于薄片和薄膜，應在試樣上標出規(guī)定的標線，標線與試樣的中點距離應大致相等（±1 mm），兩標線間距離的測量精度應優(yōu)于1%。標線不

15、能刻劃、沖刻或壓印在試樣上，以免損壞受試材料，應采用對受試材料無影響的標線，而且所劃的相互平行的每條標線要盡量窄。6.4 試樣檢查試樣應無扭曲，相鄰的平面間應相互垂直。表面和邊緣應無劃痕、空洞、凹陷和毛刺。試樣可與直尺、直角尺、平板比對，應用目測并用螺旋測微器檢查是否符合這些要求。發(fā)現(xiàn)試樣有一項或幾項不合要求時，應舍棄或在試驗前機加工至合適的尺寸和形狀。注塑試樣需要1o到2o的拔模角以利于脫模。同時，注塑試樣不可避免的存在凹陷。由于冷卻過程的不同，試樣中部的厚度一般小于試樣邊緣。厚度差h0.1 mm時可以接受（見圖3）。注：hm為試樣在此截面上的最大厚度，h為試樣在此截面上的最小厚度，h=hm

16、-h0.1 mm。圖3注塑試樣橫截面（被夸大的）注：ISO 294-1：1996的附錄D給出了如何減小注塑試樣凹陷的指導。6.5 各向異性見ISO 527的相關部分的說明。7 試樣數(shù)量7.1 每個受試方向和每項性能的試驗，試樣數(shù)量不少于5個。如果需要精密度更高的平均值，試樣數(shù)量可多于5個，可用置信區(qū)間（95%概率，見ISO 2602）估算得出。7.2 應廢棄在肩部斷裂或塑性變形擴展到整個肩寬的啞鈴形試樣并令取試樣重新試驗。無論數(shù)據(jù)怎樣變化，不應隨意舍棄，因為數(shù)據(jù)的變化是受試材料性能變化的函數(shù)。8 狀態(tài)調(diào)節(jié)試樣應按有關材料標準進行狀態(tài)調(diào)節(jié)。缺少該方面資料時，應從ISO 291中選擇最合適的狀態(tài)調(diào)

17、節(jié)條件，除非有關方面另有商定。狀態(tài)調(diào)節(jié)時間至少為16 h，除非已知試樣對濕度不敏感而不需控制濕度的情況下，優(yōu)選的調(diào)節(jié)氣氛為（23 ±2）oC和（50±10）% R.H.。9 試驗步驟9.1 試驗環(huán)境應在與試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)相同環(huán)境下進行試驗，除非有關方面另有商定，例如在高溫或低溫下試驗。9.2 試樣尺寸按照ISO 16012或ISO 23529確定試樣的尺寸。記錄每個試樣中部以及標距內(nèi)距邊緣5 mm范圍內(nèi)的試樣寬度和厚度的最小和最大值，確認其處于該材料標準規(guī)定的允差范圍內(nèi)。使用測量寬度和厚度數(shù)值的均值計算試樣的橫截面積。對于注塑試樣，在試樣中部5 mm范圍內(nèi)的寬度和厚度即可。對于

18、注塑試樣，不需要測量每個試樣的尺寸。從每一批次中選擇一個試樣測量，以確定其尺寸與所選試樣類型相符（見ISO 527的相關部分）。對于多腔模具，需確認不同腔內(nèi)的試樣尺寸差別不大于±0.25%。從板材或薄膜上切割得的試樣，可以假設模具中間平行部分的平均寬度與試樣的寬度相等，但該步驟應基于進行定期對比測量的基礎上。9.3 夾持試樣放入夾具中，務必使試樣的長軸線與試驗機的軸線成一條直線。平穩(wěn)而牢固地夾緊夾具，以防止試樣滑移。夾具壓力不應使試樣產(chǎn)生裂紋或被擠壓。9.4 預應力試樣在試驗前應處于基本不受力狀態(tài)。但在薄膜試樣對中時可能產(chǎn)生這種預應力，特別是較軟材料由于夾持壓力，也能引起這種預應力。

19、但是需要避免應力/應變圖出示部分出現(xiàn)腳趾區(qū)（toe region）（見5.1.3）。試驗初始的預應力值0應為正值，但不能超過下值。對于模量測定：0 <0 Et/2000對應于00.05%的預應變，以及對于測量相關壓力*，如*=y或m：0 <0 */100如果在夾持樣品后，試樣中的應力超出上面兩式給出的范圍，可緩慢移動十字頭來去除應力，如以1 mm/min的速度調(diào)節(jié)，直到應力落入上面兩式規(guī)定的范圍。如果所需要的用于調(diào)節(jié)預應力值的模量或力值未知，可通過預試驗來估計這些數(shù)值。9.5 引伸計的安裝平衡預應力后，將校準過的引伸計安裝到試樣的標距上并調(diào)正，或根據(jù)5.1.5所述，裝上縱向應變規(guī)。

20、如需要，測出初始距離（標距）。如要測定泊松比，則應在縱軸和橫軸方向上同時安裝兩個伸長或應變測量裝置。用光學方法測量伸長時，若需要，應按6.3的規(guī)定在試樣上標出測量標線。引伸計或應變儀應在試樣中心線上且在試樣中間部分對稱安裝。9.6 試驗速度根據(jù)材料的相關標準確定試驗速度，若缺少相關資料，可與有關方面根據(jù)表1商定。測定彈性模量時，選擇的試驗速度應盡可能使應變速率接近每分鐘1%標距。測定彈性模量、屈服點前的應力/應變性能及屈服點后的性能時，可能需要采用不同的試驗速度。在測試彈性模量（應變最大值2=0.25%）之后的試樣可用于后續(xù)的測試試驗。在使用其他速度試驗之前，最好將試樣卸載，但測試彈性模量后也

21、可以不卸載試樣而是直接改用其他速度測試。當試驗中改變試驗速度時，確保應變0.3%。對于任何其他目的的試驗，不同試驗速度應使用單獨的試樣。9.7 數(shù)據(jù)記錄記錄試驗中試樣負荷及相應的標距和夾頭間距離的增量。這需要三個數(shù)據(jù)記錄通道。如果只有兩個通道，記錄負荷值和引伸計信號。推薦使用自動記錄系統(tǒng)。10 結果計算和表示10.1 應力用下面公式計算應力值：=F/A式中為應力值，單位為MPa,F為測量的負荷，單位為N，A為試樣橫截面積，單位為mm2。當計算x%應變的應力時，x應參照相關的產(chǎn)品標準或由相關方商定決定。10.2 應變10.2.1 引伸計測量應變對于材料和/或試驗條件使得試樣平行部分的應變值均勻改

22、變時，即屈服點前的應變值，3.7中定義的應變值都需使用下式計算：=L0/L0式中，為應變值，以比值或百分比表示，L0為試樣的標距長度，單位為mm，L0為標線間試樣長度的增長量，單位為mm。使用引伸計測量應變值使得標距長度內(nèi)的應變平均化。這是正確和有用的，只要試樣在標距范圍內(nèi)的變形是均勻的。如果材料開始變細，造成應變分布不均勻，此時引伸計所測量的應變值會明顯受到試樣變細部分的位置和尺寸的影響。這種情況下，使用公稱應變來描述屈服點后的應變變化。10.2.2 公稱應變10.2.2.1 通用公稱應變適用于沒有引伸計的情況，例如試驗小型化樣品，或者在屈服點后試樣發(fā)生變細而使得用引伸計測量的應變數(shù)值無意義

23、的情況下。公稱應變基于夾具間距離的增量相對于初始夾握距離?？梢越邮芤詼y量十字頭位移代替測量夾頭間位移。十字頭位移應按儀器要求校正。可使用下面兩種方法確定公稱應變。10.2.2.2 方法A試驗開始后記錄夾頭間的位移。以下式計算公稱應變： t=Lt/L式中，t為公稱應變，以尺寸比值或百分比表示；L為夾頭間距離，單位為mm；Lt為試驗開始后夾頭間距離的增量，單位為mm。10.2.2.3 方法B方法B更適用于存在屈服和變細的多用途試樣，但要求屈服時的應變是由引伸計準確測量的。記錄儀器夾頭間的位移。以下式計算公稱應變：式中，t為公稱應變，以尺寸比值或百分比表示；y為屈服應變，以尺寸比值或百分比表示；L為

24、夾頭間距離，單位為mm；Lt為試驗開始后夾頭間距離的增量，單位為mm。10.3 拉伸模量10.3.1 一般要求使用以下方案之一計算3.9中定義的拉伸模量。10.3.2 兩點法式中，Et為拉伸模量，單位為MPa；1為應變1=0.0005（0.05%）時的應力，單位為MPa；2為應變2=0.0025（0.25%）時的應力，單位為MPa。10.3.3 回歸斜率使用計算機對計算區(qū)域曲線進行線性回歸處理。d/d為對0.00050.0025曲線區(qū)域進行最小二乘法處理所得的斜率，單位為MPa。10.4 泊松比若存在屈服點，在該點之前畫出試樣寬度或厚度相對于測量部分長度的曲線，并去除其中可能受到試驗速度變化影響到的部分。確定寬度（厚度）的改變相對于測試長度改變的曲線斜率n/L0。應使用最小二乘法計算，若可行，優(yōu)選模量測試區(qū)域及隨后速度改變之后曲線的線性部分。以下式計算泊松比。式中，為泊松比，無量綱；n為選擇的橫向方向上的應變減小，同時的縱向應變升高為l，以無量綱比值或百分比表示；l為選擇的縱向方向上的應變增大，以無量綱比值或百分比表示；L0和n0分別為初始縱向和