ICS83.120 CCSQ23 中华人民共和国国家标准 GB/T46200—2025 纤维增强聚合物基复合材料 超低温线膨胀系数的测定 Determinationofcoefficientoflinearthermalexpansionoffiberreinforced polymermatrixcompositesatultra-lowtemperature 2025-08-29发布 2026-03-01实施 国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会发布前 言 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国建筑材料联合会提出。 本文件由全国纤维增强塑料标准化技术委员会(SAC/TC39)归口。 本文件起草单位:中国科学院理化技术研究所、北京华腾检测认证有限公司、北京玻钢院检测中心 有限公司、重庆大学、江苏米格新材料股份有限公司、斯坦德检测集团股份有限公司、四川安德科技有限 公司、上海康碳复合材料科技有限公司、肥城联谊工程塑料有限公司、浙江新纪复合材料有限公司、北京 玻璃钢研究设计院有限公司。 本文件主要起草人:渠成兵、肖红梅、黄传军、宋文迪、王哲、刘玉、付绍云、孟祥敏、陈新华、毕江涛、 孙文涛、王雅珊、晏平仲、吴彪、赵秀伟、陈煜。 ⅠGB/T46200—2025 纤维增强聚合物基复合材料 超低温线膨胀系数的测定 1 范围 本文件描述了纤维增强聚合物基复合材料超低温线膨胀系数测定的试验原理、试验装置、试样、试 验步骤、结果计算与表示和试验报告。 本文件适用于在-269℃~-180℃的温度范围内,采用低温应变计测定纤维增强聚合物基复合 材料的线膨胀系数。聚合物基体材料的线膨胀系数测定参照使用。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件。 GB/T1446 纤维增强塑料性能试验方法总则 GB/T2572 纤维增强塑料平均线膨胀系数试验方法 GB/T13992 金属粘贴式电阻应变计 3 术语和定义 GB/T2572和GB/T13992界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 杜瓦 dewar 容纳冷却介质的真空绝热容器。 4 试验原理 低温应变计分别粘贴在试样与参照试样的表面,并与应变仪连接组成惠斯通半桥电路,在一定的降 温速率下,测量温度及试样与参照试样的应变变化量,计算应变变化量与温度变化量的比值,获得试样 的超低温线膨胀系数。 5 试验装置 5.1 冷却装置 5.1.1 基本要求 冷却装置应能通过冷却介质(如液氦)或制冷机使试样和参照试样冷却至规定试验温度。 5.1.2 超低温恒温器 5.1.2.1 超低温恒温器由具有多层绝热结构的杜瓦和带有支撑平台结构的测试框架组成,测试框架固 1GB/T46200—2025 定在杜瓦法兰上。制造材料宜采用奥氏体不锈钢或镍基高温合金。 5.1.2.2 超低温恒温器能够保持稳定的降温速率,降温速率为(1±0.2)℃/min。试验区域均温区温度 偏差不超过±0.5℃。 5.2 应变测量装置 5.2.1 应变测量装置由应变仪和低温应变计组成,其分辨率应不低于1με。 5.2.2 低温应变计应符合GB/T13992的规定,其在不同温度下的灵敏系数Kt应已知。 5.2.3 使用具有温度自补偿功能的低温应变计时,其自补偿系数应与试样室温下的线膨胀系数相匹 配。匹配示例见附录A。 5.3 温度测量装置 温度测量装置由温度传感器和温度显示器组成,温度传感器应覆盖-269℃~-180℃的温度范 围,其分辨率应不大于0.1℃,试验区域温度传感器测量偏差不超过±0.5℃。 6 试样 6.1 试样形状与尺寸根据试验装置确定,粘贴低温应变计的试样端面各边缘距相近低温应变计基底材 料的边缘不小于2mm。 6.2 试样宜为长方体,长度与宽度均为20mm~30mm,厚度为2mm~4mm,并标注试样的0°方 向,见图1。沿厚度方向两端面间的不平行度应不大于0.04mm。 6.3 参照试样由纯度不低于99.95%的熔融石英材质制作,形状和尺寸宜与试样一致。 6.4 试样制备按照GB/T1446的规定执行,每组有效试样数量不少于3个。 标引符号说明: L———试样长度; W———试样宽度; h———试样厚度。 图1 试样示意图 7 试验步骤 7.1 试验前准备 7.1.1 检查试样尺寸,按GB/T1446的规定对试样进行状态调节。 7.1.2 在试样和参照试样厚度方向端面的中间位置上分别粘贴一片低温应变计,低温应变计粘贴方向 应与试样规定试验方向保持一致,偏差不超过±1°。 7.1.3 应选用能适用于测试温度范围内的胶黏剂粘贴低温应变计,胶黏剂的固化温度应不高于试样固 化成型温度。 2GB/T46200—2025 注:通过参照试样上的补偿低温应变计消除试样上低温应变计随温度变化而产生的额外应变,以及粘贴低温应变 计的胶黏剂对应变测量的影响。 7.1.4 低温应变计粘贴后的电阻值应不超出该型低温应变计产品说明书中所允许的电阻值范围。低 温应变计粘贴前、后的绝缘状态应不变。 7.1.5 低温应变计上宜焊接适当长度的电信号传输线,传输线及连接方式应符合GB/T13992的规定。 7.2 试样安装 7.2.1 在测试框架上安装试样和参照试样时,电信号传输线应充分松弛。 7.2.2 试样与参照试样应水平放置在测试框架同一高度处的平台上。 7.3 应变测量装置安装 7.3.1 试样与参照试样上的低温应变计通过电信号传输线与应变仪连接,并组成惠斯通半桥电路。 7.3.2 在应变仪中输入起始温度t0下低温应变计的灵敏系数Kt0。 7.4 温度传感器安装 在试样与参照试样上各安装一支温度传感器,并使温度传感器的测温端与试样和参照试样的表面 接触良好。 7.5 冷却 7.5.1 在冷却前,应采用适当方式干燥杜瓦,如:空气喷射器或热吹风机或其他方式。 7.5.2 将测试框架放入杜瓦并密封后,应对杜瓦抽真空(相对真空度应小于-0.097MPa)。 7.5.3 将冷却介质输入杜瓦或开启制冷机冷却超低温恒温器。 7.6 试验 7.6.1 测量开始前,将应变仪的示数调零,记录起始温度t0与应变ε0。 7.6.2 宜采用步进式降温方式测定线膨胀系数,从起始温度t0开始,以(1±0.2)℃/min的降温速率对 试样与参照试样冷却。试样与参照试样温度达到规定试验温度ti,且3min~5min内温度波动 在±0.5℃之内,应变仪读数变化的绝对值小于0.5%时,记录温度ti和应变仪的示数εi。 8 结果计算与表示 8.1 以温度t为横坐标、应变ε为纵坐标,绘制温度-应变(t-ε)曲线。 8.2 线膨胀系数按公式(1)计算,结果保留3位有效数字: αi=ε0-Kt0 Ktiεi t0-ti+α0 (t0>ti) …………………………(1) 式中: αi ———t0至ti温度区间的平均线膨胀系数,单位为每摄氏度(℃-1); ε0 ———起始温度下的应变,无量纲; εi ———规定试验温度下的应变,无量纲; t0 ———起始温度,单位为摄氏度(℃); ti ———规定试验温度,单位为摄氏度(℃); 3GB/T46200—2025 Kt0———起始温度下,低温应变计的灵敏系数(从产品说明书中获得),无量纲; Kti———规定试验温度下,低温应变计的灵敏系数(从产品说明书中获得),无量纲; α0———参照试样(熔融石英材质)对应于温度差(t0-ti)时的平均线膨胀系数(按附录B),单位为 每摄氏度(℃-1)。 8.3 计算每组试样线膨胀系数的算术平均值,结果保留3位有效数字。 9 试验报告 试验报告应包括但不限于以下内容: a) 试验项目名称及本文件编号; b) 试样来源; c) 试样编号、数量、规定试验方向; d) 实验室的相对湿度、温度; e) 低温应变计型号、胶黏剂牌号及其固化温度; f) 试验仪器型号、降温方法及降温速率、起始温度与规定试验温度; g) 单个试样规定试验方向的线膨胀系数、试验结果的算术平均值; h) 试验人员、试验日期等。 4GB/T46200—2025