YS ICS 77.100.10 Q 52 中华人民共和国有色金属行业标准 YS/T63.13—2016 代替YS/T63.13—2006 铝用炭素材料检测方法 第13部分：弹性模量的测定 Carbonaceous materials used in the production of aluminium- Part13:Determinationof elasticmodulus 2016-09-01实施 2016-04-05发布 中华人民共和国工业和信息化部 发布 YS/T63.13—2016 前言 YS/T63《铝用炭素材料检测方法》分为以下27个部分： 第1部分：阴极糊试样焙烧方法、焙烧失重的测定及生坏试样表观密度的测定； 第2部分：阴极炭块和预焙阳极 室温电阻率的测定； 第3部分：热导率的测定比较法； 第4部分：热膨胀系数的测定； 第5部分：有压下底部炭块钠膨胀率的测定； 第6部分：开气孔率的测定液体静力学法： 第7部分：表观密度的测定尺寸法： 第8部分：二甲苯中密度的测定比重瓶法： 第9部分：真密度的测定氨比重计法： 第10部分：空气渗透率的测定； 第11部分：空气反应性的测定质量损失法； 第12部分：预焙阳极CO2反应性的测定质量损失法； 第13部分：弹性模量的测定； 第14部分：抗折强度的测定 三点法； 第15部分：耐压强度的测定； 第16部分：微量元素的测定X射线荧光光谱分析方法； 第17部分：挥发分的测定； 第18部分：水分含量的测定； 第19部分：灰分含量的测定； 第20部分：硫分的测定： 第21部分：阴极糊焙烧胀/收缩性的测定： 第22部分：焙烧程度的测定等效温度法： 第23部分：预焙阳极空气反应性的测定热重法： 第24部分：预焙阳极CO，反应性的测定热重法： 第25部分：有压下底部炭块钠膨胀率的测定； 第26部分：耐火材料抗冰晶石渗透能力的测定： 第27部分：预焙阳极断裂能量的测定。 本部分为YS/T63的第13部分。 本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本部分代替YS/T63.13一2006《铝用炭素材料检测方法第13部分：弹性模量的测定》，与 YS/T63.13—2006相比，主要变化如下： 参照ISO18142：2014《铝用炭素材料 预焙阳极共振法测定动态弹性模量》，新增声频共振 法作为方法2（见第4章）。 本部分由全国有色金属标准化技术委员会（SAC/TC243）提出并归口。 本部分主要起草单位：中国铝业郑州有色金属研究院有限公司、有色金属技术经济研究院。 本部分参加起草单位：中国铝业股份有限公司贵州分公司、济南澳海炭素有限公司、索通发展股份 有限公司、山东晨阳新型碳材料股份有限公司、郑州浩宇炭素材料有限公司、宁夏宁平炭素有限责任公 1 YS/T 63.132016 司、山东充矿炭素制品有限公司、肥城昌盛特种石墨有限公司。 本部分主要起草人：李荣柱、张树朝、李兴刚、李波、刘亚山、赵庆才、何书明、高守磊、于易如、 席兆阳、刘祯、曹培峰、陈晓军、李允柱。 本部分所代替标准的历次版本发布情况： YS/T63.13—2006。 YS/T 63.13—2016 铝用炭素材料检测方法 第13部分：弹性模量的测定 1范围 YS/T63的本部分规定了在10℃～35℃范围内阴极炭块、预焙阳极弹性模量的测定方法。 本部分适用于在10℃～35℃范围内阴极炭块、预焙阳极弹性模量的测定。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是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/T8170数据修约规则与极限数值的表示和判定 GB/T26297.1铝用炭素材料取样方法第1部分：底部炭块 GB/T26297.2 铝用炭素材料取样方法第2部分：侧部炭块 GB/T26297.3铝用炭素材料取样方法第3部分：预焙阳极 YS/T63.7铝用炭素材料检测方法第7部分：表观密度的测定 尺寸法 3方法1：静态法 3.1方法提要 杨氏模量是指材料在外力作用下，在弹性变形区域内应力。与形变e之间关系的量度，其数值为 与e的比值，以E表示。 3.2仪器 3.2.1试验设备是指能测量材料应力与应变的设备，一般由加力设备、测力仪、测变形仪器、数据处理 器（如计算机、微处理器等）组成：由加力设备施加外力于样品，使用测力仪测量外力，通过测变形仪器 测量样品的形变，由数据处理器测量、收集、计算数据，并得到测试结果。其中加力设备要能提供适合于 静载荷的外力加载系统（根据最大载荷确定相适应的量程）；测力仪能反映出作用于试样上载荷的数值 的测力、示值系统（根据最终载荷确定测力最大刻度）：测变形仪器能测量试样在弹性范围内微小变形量 的仪器（量程与最终变形量相适应.测量精度为1μm）。 3.2.2长度测定设备：游标卡尺或千分尺，精度为0.02mm 3.3试样 3.3.1阴极炭块和预焙阳极分别按照GB/T26297.1、GB/T26297.2和GB/T26297.3取样。试样尺 寸为直径50mm±2mm，长度50mm土0.1mm，两端面应当垂直纵轴线。 3.3.2将试样在120℃±5℃下烘干12h，然后冷却至室温。 1 YS/T63.13—2016 3.4 测定步骤 3.4.1 试样尺寸的测量 3.4.1.1在试样两端和长度的1/3、2/3处分别测量其直径，按照直径的4个测量值分别计算面积，然 后计算面积的算术平均值A，计算结果精确至小数点后两位数字。 3.4.1.2沿圆柱体试样的圆周每间隔90°测量其长度，计算长度四个测量值的算术平均值L。，计算结果 精确至小数点后两位。 3.4.2测试 3.4.2. 1 将试样放在受压中心的位置上，稳定均匀地施加外力-施力速度为1/3mm/s。 3.4.2.2首先进行预施力第1段施加外 ，去除试样的毛刺，否则会影响弹性系数的测试 结果，然后卸载。 围，对应每一个外 力P，试样长度相对于原始长度L。有一个变形量△L，外力P与变形量△L之间呈直 线关系，如图 所示， 在外力为10000N～30000N时，任取一个测量点a，测量该点试样所受外力P。 和变形量 （即试样的惊始卡 0000 变化人m 图1 外力P与长度变化量AL的关系曲线图 3.4.2.4上述 二段施加外力与测量过程如图2所示。 外力P/N 0.000 10000 2→施加外力阶段 图2试样二段施加外力与测量示意图 3.5测定结果的计算 根据第2段施力测得的外力P，与试样的变形量△L.按式（1)计算杨氏模量E： 2 YS/T63.13—2016 P. P. · Lo V E=α ..........(1 ) AL. -A·AL. E Lo 式中： E 试样的杨氏模量，单位为吉帕（GPa）； P. 测量点α对应的外力，单位为千牛（kN)； Lo 试样的原始长度，单位为毫米（mm）； 试样的截面积，单位为平方毫米（mm）； AL, 测量点&对应的试样变形量，单位为毫米（ 计算结果表示至小数点后一位 3.6 检测报告 检测报告应包含 本部分编 号（YS T63.13—2016)和方法； a) b) 测试日 期； c) 试样 称利编号； d) 试样 的尺 e) 杨氏 模量 E测定值； f) 测试单位及人员； 测量过程中的任何靠常现象； g) h）未包括在本部分中的任#换作细节 为可以选 择的操价 方法2：声频共振法 4.1方法提要 具有均匀横截面、两端面平行且垂直轴线的圆柱试样，受到声波激振后产生纵向振动。改变激发频 率直至试样的振动幅度变最大此时的频率为基波共振频率f。。由试样的长度、表观密度pR和共振频率 f。可以计算出动态弹性模量。 4.2 仪器设备 4.2. 1 所使用的仪器装置（如图3）由频率发生器与接收器、振动发生器、振动接收器和试样支撑座等部 分组成。 4.2.2游标卡尺.精度0.02mm。 YS/T63.13—2016 . 说明： 可调节的配重器： 振动接收器； 振动发生器； 3- 4—试样； 5- 一支撑线； 支撑座。 图3动态弹性模量测量装置示意图 4.3试样 4.3.1除非合同另有要求，取样和试样的制备应满足GB/T26297.1、GB/T26297.2和GB/T26297.3 的要求。如果达成采用其他的取样方式和样品制备方法，在检测报告中应当描述所使用的特定过程。 4.3.2应当采用具有均匀横截面的圆柱试样，端面应当垂直纵轴线，长度与直径的比值不小于3。在任 何方向上试样的尺寸不得小于骨料最大颗粒直径的两倍 4.3.3根据4.3.2和设备的能力，应通过试验确定试样的合适长度。 4.4测定步骤 4.4.1用细线或泡沫塑料条支撑试样，支撑位置为距离端面1/4长度处（基波的节点）。 4.4.2将振动发生器和接收器的探头尖端安置在接近试样端面的中心。为了确保试样受到激励而振 动，适当调节配重器使探头尖端恰好接触试样端面。 4.4.3通过改变频率发生器的频率直至接收器显示最大值来寻找共振频率f。。为了确定所寻找的共 振频率是真实的试样基谐模，可以将频率减半与翻倍来验证。 4.5结果计算 动态弹性模量Eadym按式（2)计算： Edym=41·f°·prX10-12 ·(2) 式中： Edyn 试样的动态弹性模量，单位为吉帕（GPa）； 试样的表观密度（按YS/T63.7进行测定），单位为克每立方厘米（g/cm）； PR 1 试样的长度，单位为毫米（mm）； 4