[发明专利]一种标距长度可控的哑铃状微米纤维拉伸试样的制造方法

说明书

本发明公开了一种标距长度可控的哑铃状微米纤维拉伸试样的制造方法，涉及一种纤维拉伸性能试验方法。本发明要解决小尺寸纤维直接测试拉伸强度和延伸率测试结果准确性低的问题。本发明方法：一、将纤维用有机溶剂超声清洗，去除表面的油污及灰尘，置于干净的滤纸上，放入烘干箱加热；二、对纤维中间部分采用腐蚀剂进行电化学腐蚀或者化学腐蚀；三、然后去除腐蚀剂，迅速用蒸馏水清洗，再用有机溶剂超声清洗，置于干净的滤纸上，放入烘干箱加热。本发明方法处理后的纤维标距段直径均匀、标距长度可控，标距段表面质量良好，标距段与夹持段过渡区平滑。

技术领域

本发明涉及一种纤维拉伸试验方法，属于一种标距长度可控的哑铃状微米纤维拉伸试样的制造方法。

背景技术

拉伸力学性能测试方法是材料性能测试的基本方法之一。随着科技的不断发展，对微米尺寸纤维试样拉伸力学性能的精确测试需求逐渐增加。进行拉伸试验的试样通常为哑铃形状，拉伸试验前夹具夹持试样两端截面积较大的部位(夹持段)，中间的标距段的截面尺寸小于夹持部分的截面尺寸，因此在拉伸应力作用下，只有标距长度范围内的材料发生变形；另外拉伸试样的夹持段和标距段需要平滑过渡，以避免拉伸过程中产生应力集中现象。

常规的厘米、毫米尺寸的哑铃状拉伸试样，可以采用机械加工的方法制造。但直径在几百微米及以下的小尺寸纤维材料，由于刚度低，无法采用常规的机械加工的方法制造。如果不制备成哑铃形状，直接将纤维试样夹持后进行拉伸性能测试，会在夹持部分产生应力集中，导致材料在夹持位置失效，从而影响力学性能测试结果。

发明内容

本发明针对微米尺度纤维直接测试拉伸力学性能时，在夹持端产生应力集中、发生早期断裂从而造成材料延伸率和抗拉强度偏低，以及变形区的长度估算不准确从而造成延伸率计算不准确的问题，提出通过化学/电化学腐蚀方法，制造了标距长度可控、标距段直径均匀的纤维拉伸试样，解决了小尺寸纤维直接测试拉伸强度和延伸率测试结果准确性低的问题。

本发明一种标距长度可控的哑铃状微米纤维拉伸试样的制造方法是通过下述步骤完成的：

步骤一、将纤维用有机溶剂超声清洗，去除表面的油污及灰尘，置于干净的滤纸上，放入烘干箱加热(去除表面的有机溶剂)；

步骤二、对纤维中间部分采用腐蚀剂进行电化学腐蚀或者化学腐蚀；

步骤三、然后去除腐蚀剂，迅速用蒸馏水清洗，再用有机溶剂超声清洗，置于干净的滤纸上，放入烘干箱加热，即得到哑铃状微米纤维拉伸试样。

进一步限定，步骤一所述有机溶剂为无水乙醇或丙酮；在超声功率为300±100W、频率为30±5KHz条件下超声清洗3～10min；烘干箱加热的温度为50～80℃，时间为5min。

进一步限定，步骤三所述有机溶剂为无水乙醇或丙酮；在超声功率为300±100W、频率为30±5KHz条件下超声清洗3～10min；烘干箱加热的温度为50～80℃，时间为5min。

进一步限定，步骤二所述电化学腐蚀所用的装置包括阴极、阳极、夹持片和立板，阳极的一端活动连接在立板上，另一端均布多个与纤维形状相匹配的凹槽并且端部可拆卸设置夹持片，夹持片与阳极板上凹槽相对应的位置上设置与纤维形状相匹配的凹槽，阳极相对于立板上下运动，阴极固定连接在立板上，阴极设置在阳极下方，阴极板上凹槽正下方设置有通孔，通孔直径为纤维直径的5倍～20倍，阴极和阳极上均设置接线柱。其中阳极板可由导电性良好的金属(如铜、铝等)制备，阴极采用惰性金属(如银)制备，立板由非导电塑料(如聚四氟乙烯等)制备。