进行拉伸试验测弹性模量前试样制备有什么具体要求

拉伸试验是测量材料弹性模量的经典方法，而试样制备是确保测试结果准确的基础环节。弹性模量反映材料抵抗弹性变形的能力，对试样的形状、尺寸、表面状态等要求极高——哪怕微小的制备缺陷，都可能导致弹性模量测量值偏离真实值。因此，明确试样制备的具体要求，是获得可靠数据的关键前提。

试样类型需匹配标准与材料特性

不同材料的拉伸试样类型需遵循对应的国家标准：金属材料常用GB/T 228.1-2010《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》，推荐圆形比例试样（如Φ10mm×50mm平行段）或矩形比例试样；塑料材料参考GB/T 1040.1-2018《塑料 拉伸性能的测定 第1部分：总则》，优先选择哑铃型试样（如Type I，厚度2mm、平行段长度25mm）；橡胶材料则按GB/T 528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能的测定》采用哑铃型试样（如Type 1，宽度6mm）。

比例试样是弹性模量测试的首选——其平行段长度与原始横截面积的平方根成正比（如金属试样Lc=5.65√A），能保证平行段内应力分布均匀，避免夹持端应力向平行段传递时产生误差。非比例试样（如固定平行段长度）仅在特殊情况下使用，需提前验证对弹性模量的影响。

尺寸精度需严格控制公差与测量

弹性模量对试样尺寸的敏感性极高，尺寸误差1%可能导致弹性模量误差达2%~3%。圆形试样的直径需用千分尺在平行段的两端、中间共3处测量，取平均值，公差需控制在±0.02mm以内；矩形试样的厚度用百分厚度计测3处，宽度用游标卡尺测3处，公差分别为±0.05mm（厚度）和±0.1mm（宽度）。

平行段长度的准确性直接影响应力计算：金属比例试样的平行段长度需为直径的5倍（如Φ10mm试样平行段长50mm），塑料哑铃型试样的平行段长度需严格符合标准（如Type I为25mm）。平行段的直线度要求≤0.05mm/m，避免试样拉伸时产生弯曲应力，干扰弹性模量测量。

表面质量需消除缺陷与加工痕迹

试样表面的划痕、凹坑、毛刺或氧化皮会导致局部应力集中，在弹性变形阶段就可能引发微裂纹，使弹性模量测量值偏低。金属试样需用180#~600#砂纸沿轴向打磨，去除表面氧化皮和划痕，最后用抛光布抛光至Ra≤0.8μm；塑料试样需用美工刀削去注塑产生的飞边，再用细砂纸打磨边缘，保证表面无毛刺；橡胶试样需检查无气泡、夹杂，若有气泡需废弃，避免拉伸时气泡破裂影响结果。

注意：表面处理不能改变试样的原始尺寸——如金属试样打磨时需控制打磨量，避免直径减小；塑料试样打磨时不能过热，防止材料软化变形。

试样取向需标记并保持一致性

许多材料（如金属、复合材料）具有各向异性，弹性模量随取向变化显著：金属轧制后，晶粒沿轧制方向排列，沿轧制方向的弹性模量比垂直方向高5%~10%；碳纤维增强塑料沿纤维方向（0°）的弹性模量是垂直方向（90°）的5~10倍。因此，试样需明确标记取向——金属试样用铅笔在夹持端画箭头指示轧制方向，复合材料用刻刀在边缘刻浅痕标记纤维方向（如“0°”“90°”）。

标记时需注意：不能使用打冲眼或电焊标记，避免在试样上产生残余应力；标记位置需在夹持部分，不能影响平行段的应力分布。

试样数量需满足重复性要求

弹性模量是材料的本征属性，但制备过程中的微小差异（如加工温度、表面处理力度）会导致数据分散。国家标准要求：金属试样至少3个，塑料试样至少5个，橡胶试样至少3个。多试样测试能有效降低偶然误差，取平均值作为最终结果——若单个试样的测试值与平均值偏差超过5%，需重新制备试样补测。

需保证所有试样的制备条件一致：同一批次材料、同一台加工设备、同一操作人员、相同的表面处理流程，避免批次差异影响结果可比性。

状态调节需消除残余应力

加工过程（如注塑、轧制、热处理）会在试样内部产生残余应力，导致弹性模量测量值偏低。塑料、橡胶试样需按GB/T 2918-2018《塑料 试样状态调节和试验的标准环境》在23℃±2℃、50%RH±5%的环境下放置至少24小时，让残余应力充分释放；金属试样若经过热处理（如退火），需保证保温时间足够（如低碳钢退火保温2小时），冷却速度均匀（如随炉冷却），避免晶粒大小不均或残余应力残留。

状态调节期间，试样需避免受压、受拉或阳光直射，防止变形或老化。

夹持部分需适配试验机夹具

夹持部分的设计需与试验机夹具匹配：金属圆形试样常用楔形夹具，夹持端需做成1:10的锥度，长度至少20mm，保证夹具能牢固夹持，避免试验中打滑；塑料哑铃型试样的夹持端宽度需比平行段宽（如Type I夹持端宽25mm，平行段宽10mm），防止夹具夹断试样；橡胶试样的夹持部分需做毛面处理（用80#砂纸打磨），增加摩擦力，避免拉伸时打滑。

夹持部分的表面粗糙度需适中：金属试样Ra=1.6~3.2μm，太光滑（Ra<0.8μm）易打滑，太粗糙（Ra>6.3μm）会损伤夹具；塑料试样夹持部分的粗糙度Ra=3.2~6.3μm，保证夹具与试样间的摩擦力。