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碳块韧性实验

检测项目

静态韧性检测:

  • 三点弯曲强度:断裂模量(MOR≥15MPa)、弹性模量(E≥8.0GPa)参照GB/T 1431
  • 断裂韧性:临界应力强度因子(KIC≥1.2MPa·m¹/²)按ASTM C1421
动态韧性检测:
  • 夏比冲击功:无缺口试样冲击值(≥2.5J/cm²)参照ISO 179
  • 落锤冲击强度:临界破裂能量(≥18J)按GB/T 1043
断裂行为分析:
  • 裂纹扩展阻力:R曲线斜率(dK/da≤0.8)参照JIS R1657
  • 断裂功:载荷-位移曲线积分值(≥450J/m²)
微观结构关联性:
  • 骨料-黏结剂结合强度:界面微裂纹密度(≤15条/mm)按YB/T 119
  • 孔隙结构:闭孔率(≥82%)、平均孔径(≤50μm)参照ASTM D4404
物理性能检测:
  • 各向异性系数:平行/垂直挤压方向强度比(1.1-1.5)
  • 压缩强度:轴向破坏载荷(≥35MPa)按ISO 18515
热学性能检测:
  • 热膨胀系数:20-600℃区间CTE(≤4.5×10⁻⁶/K)参照GB/T 7320
  • 抗热震参数:R'''因子(≥350)按ASTM C1525计算
化学成分检测:
  • 灰分含量:≤0.5%(GB/T 3521方法)
  • 挥发分残留:≤0.8%(ISO 8005)
尺寸特性检测:
  • 体积密度:≥1.55g/cm³(GB/T 6155)
  • 尺寸公差:直线度(≤1mm/m)按YS/T 623
特殊环境测试:
  • 熔盐侵蚀后强度保持率:≥85%(160h/960℃)参照YS/T 63.16
  • 高温强度:1000℃残余强度(≥28MPa)按ASTM C749
综合性能评级:
  • 质量分级指数:Q值(=MOR×KIC/E≥2.0)
  • 服役寿命预测:循环热震次数(≥50次)参照SEMI C10

检测范围

1. 石墨电极:直径300-700mm超高功率电极,重点检测接头螺纹区抗剪切韧性及轴向压缩性能

2. 铝电解阴极炭块:半石墨质阴极(≤0.18μΩ·m),侧重检测钠膨胀率与抗电解质渗透性关联参数

3. 高纯石墨制品:核级等静压石墨(灰分≤50ppm),重点控制断裂韧性各向异性比(1.0-1.2)

4. 电煅无烟煤:骨料粒度0.5-4mm,检测黏结剂焦强度及骨料破碎指数(≤8%)

5. 碳素焙烧品:预焙阳极(CO₂反应性≤85mg/cm²·h),检测焙烧裂纹与抗弯强度关联性

6. 特种碳复合材料:碳/碳复合材料(密度≥1.75g/cm³),侧重层间剪切强度(≥15MPa)及高温氧化后韧性保留率

7. 碳化硅结合碳砖:SiC含量≥72%,检测热震循环(30次)后裂纹扩展深度(≤1.5mm)

8. 自焙炭块:糊料塑性变形指数(0.3-0.5),重点控制焙烧过程体积变化率(≤1.2%)

9. 石墨坩埚:细颗粒结构制品(骨料≤0.5mm),检测急冷急热循环(1000℃↔水冷)失效次数

10. 碳素密封材料:柔性石墨板材(拉伸强度≥4.5MPa),重点检测压缩回弹率(≥35%)及蠕变松弛率

检测方法

国际标准:

  • ASTM C651 室温下碳块抗弯强度测试
  • ISO 12986-1 预焙阳极三点弯曲试验
  • ASTM C1421 高级陶瓷断裂韧性测定
  • ISO 179-1 塑料夏比冲击强度测试(碳块适用)
  • JIS R1657 精细陶瓷断裂阻力曲线测定
国家标准:
  • GB/T 1431 炭素材料耐压强度测定(载荷速率差异:GB规定0.5mm/min,ASTM允许1mm/min)
  • GB/T 3074.1 石墨电极抗折试验(试样尺寸差异:GB标准50×50×200mm,ISO采用40×40×160mm)
  • YS/T 63.2 铝用炭素材料断裂功测试(采用楔形劈裂法,区别于ASTM的SENB法)
  • GB/T 6155 炭素材料体积密度测定(浸渍介质差异:GB允许用煤油或水,ASTM强制使用煤油)
  • YB/T 119 炭素材料显微结构定量分析(图像分析系统分辨率要求≥500万像素)

检测设备

1. 微机控制万能试验机:WDW-300E型(载荷300kN,位移分辨率0.001mm,配备环境箱-200℃~1200℃)

2. 仪器化冲击试验机:JBD-300B型(冲击能量300J,采样频率5MHz,满足ISO 148标准)

3. 断裂韧性测试系统:配备光学引伸计(应变测量精度±0.1%),含SENB三点弯曲夹具(跨距比4:1)

4. 高温热机械分析仪:TMA402F3型(温度范围RT~1550℃,膨胀量程±2000μm,分辨率0.02μm)

5. 激光热导仪:LFA467型(热扩散系数测量范围0.1-1000mm²/s,真空度10⁻³mbar)

6. 扫描电子显微镜:Sigma500型(分辨率1.2nm,配备EDS能谱仪,加速电压0.02-30kV)

7. 工业CT系统:YXLONFF35CT(检测范围Φ350×400mm,体素分辨率≤5μm)

8. 全自动密度仪:Ultrapyc5000型(氦气置换法,测量精度±0.02%,孔径分析范围0.2-500μm)

9. 熔盐腐蚀试验炉:KSF1700型(恒温区±3℃,熔盐成分控制精度±0.5wt%)

10. 高频疲劳试验机:PLD-100型(频率范围0.001-300Hz,载荷波形正弦/三角/方波)

11. 激光闪射热震仪:定制系统(表面功率密度0-30kW/cm²,温升速率≥1000℃/s)

12. 高温强度测试平台:GWT2100型(真空度10⁻⁴Pa,三点弯曲测试温度1600℃)

13. 原位力学测试系统:Kammrath&Weiss模块(SEM腔内拉伸/压缩,载荷20N分辨率0.1mN)

14. 超声显微镜:KSI200型(频率范围5-400MHz,缺陷定位精度±0.05mm)

15. 数字图像相关系统:ARAMIS6M型(3D应变场测量,空间分辨率0.01像素,采样频率500Hz)

北京中科光析科学技术研究所【简称:中析研究所】

报告:可出具第三方检测报告(电子版/纸质版)。

检测周期:7~15工作日,可加急。

资质:旗下实验室可出具CMA/CNAS资质报告。

标准测试:严格按国标/行标/企标/国际标准检测。

非标测试:支持定制化试验方案。

售后:报告终身可查,工程师1v1服务。

碳块韧性实验
其他检测

中析研究所可进行各种检测分析服务,包括不限于:标准试验,非标检测,分析测试,认证设计,产品验收,质量内控,矢量分析,内部控制,司法鉴定等。可出具合法合规、具有公信力的第三方检测报告。