DIN CEN TS 15658-2007 de 1001 Advanced technical ceramics - Mechanical properties of ceramic fibres at high temperature under non-reactive environment - Determination of creep beha.pdf

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1、Dezember 2007 Normenausschuss Materialprfung (NMP) im DINPreisgruppe 10DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 81.060.30!,wp“9847795www.din.deDVornormDIN CEN/TS 15658

2、Hochleistungskeramik Mechanische Eigenschaften von Keramikfasern bei hohenTemperaturen in einer reaktionsfreien Umgebung Bestimmung des Kriechverhaltens im Heiverbindungsverfahren;Deutsche Fassung CEN/TS 15658:2007Advanced technical ceramics Mechanical properties of ceramic fibres at high temperatur

3、e undernon-reactive environment Determination of creep behaviour by the hot end method;German version CEN/TS 15658:2007Cramiques techniques avances Proprits mcaniques des fibres cramiques haute temprature sousenvironnement non-ractif Dtermination du comportement au fluage par la mthode des mors chau

4、ds;Version allemande CEN/TS 15658:2007Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 16 SeitenDIN CEN/TS 15658:2007-12 2 Nationales Vorwort Diese Technische Spezifikation (CEN/TS 15658:2007) wurde vom CEN/TC 184 Hochleistungskeramik“ (Sekretariat: BSI, Verein

5、igtes Knigreich) erstellt. Zu CEN/TS 15658 gibt es kein Arbeitsgremium im DIN, da seitens der deutschen Fachffentlichkeit kein Interesse an diesem Normungsthema bekundet wurde. Die Geschftsstelle des fachlich zugeordneten Normenausschusses Materialprfung (NMP) ist aber verpflichtet, die Deutsche Fas

6、sung der Europischen Norm zu verffentlichen. Eine Vornorm ist das Ergebnis einer Normungsarbeit, das wegen bestimmter Vorbehalte zum Inhalt oder wegen des gegenber einer Norm abweichenden Aufstellungsverfahrens vom DIN noch nicht als Norm herausgegeben wird. Zur vorliegenden Vornorm wurde kein Entwu

7、rf verffentlicht. Erfahrungen mit dieser Vornorm sind erbeten vorzugsweise als Datei per E-Mail an nmpdin.de in Form einer Tabelle. Die Vorlage dieser Tabelle kann im Internet unter http:/www.din.de/stellungnahme abgerufen werden; oder in Papierform an den Normenausschuss Materialprfung (NMP) im DIN

8、 Deutsches Institut fr Normung e. V., 10772 Berlin (Hausanschrift: Burggrafenstr. 6, 10787 Berlin). Vornorm TECHNISCHE SPEZIFIKATION TECHNICAL SPECIFICATION SPCIFICATION TECHNIQUE CEN/TS 15658 September 2007 ICS 81.060.30 Deutsche Fassung Hochleistungskeramik Mechanische Eigenschaften von Keramikfas

9、ern bei hohen Temperaturen in einer reaktionsfreien Umgebung Bestimmung des Kriechverhaltens im HeiverbindungsverfahrenAdvanced technical ceramics Mechanical properties of ceramic fibres at high temperature under non-reactive environment Determination of creep behaviour by the hot end method Cramiqu

10、es techniques avances Proprits mcaniques des fibres cramiques haute temprature sous environnement non ractif Dtermination du comportement au fluage par la mthode des mors chauds Diese Technische spezifikation (CEN/TS) wurde vom CEN am 20. August 2007 als eine knftige Norm zur vorlufigen Anwendung an

11、genommen. Die Gltigkeitsdauer dieser CEN/TS ist zunchst auf drei Jahre begrenzt. Nach zwei Jahren werden die Mitglieder des CEN gebeten, ihre Stellungnahmen abzugeben, insbesondere ber die Frage, ob die CEN/TS in eine Europische Norm umgewandelt werden kann. Die CEN-Mitglieder sind verpflichtet, das

12、 Vorhandensein dieser CEN/TS in der gleichen Weise wie bei einer EN anzukndigen und die CEN/TS verfgbar zu machen. Es ist zulssig, entgegenstehende nationale Normen bis zur Entscheidung ber eine mgliche Umwandlung der CEN/TS in eine EN (parallel zur CEN/TS) beizubehalten. CEN-Mitglieder sind die nat

13、ionalen Normungsinstitute von Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien,

14、 der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. EUROPISCHES KOMITEE FR NORMUNG EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION COMIT EUROPEN DE NORMALISATIONManagement-Zentrum: rue de Stassart, 36 B- 1050 Brssel 2007 CEN Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in wel

15、chem Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten.Ref. Nr. CEN/TS 15658:2007 DCEN/TS 15658:2007 (D) 2 Inhalt Seite Vorwort 3 1 Anwendungsbereich .4 2 Normative Verweisungen4 3 Begriffe .4 4 Kurzbeschreibung .7 5 Bedeutung und Anwendung.7 6 Prfgerte.7 6.1 Prfeinrichtungen7

16、6.1.1 Allgemeines7 6.1.2 Prfmaschine .7 6.1.3 Zeitstandprfmaschine .7 6.2 Krafteinleitungssystem .8 6.3 Klebstoff .8 6.4 Prfkammer8 6.4.1 Allgemeines8 6.4.2 Gasatmosphre8 6.4.3 Vakuumkammer .8 6.5 Heizeinrichtung8 6.6 Einrichtung zur Temperaturmessung8 6.7 berprfung der Lngennderung 8 6.8 Datenerfas

17、sungssystem .9 7 Probekrper9 7.1 Allgemeines9 7.2 Vorbereitung der Probekrper .9 7.3 Anzahl der Probekrper 9 8 Durchfhrung der Prfung 10 8.1 Bestimmung des Temperaturprofils im Ofen 10 8.2 Prfanordnung: Sonstige Betrachtungen 10 8.2.1 Bestimmung der Messlnge 10 8.2.2 Bestimmung des Anfangsquerschnit

18、ts 10 8.3 Betrachtungen zur Belastung 10 8.4 Vorgehensweise bei der Prfung 10 8.4.1 Allgemeines. 10 8.4.2 Erster Schritt . 10 8.4.3 Einspannen des Probekrpers 11 8.4.4 Einstellen einer inerten Atmosphre 11 8.4.5 Erwrmen des Probekrpers. 11 8.5 Messungen 11 8.6 Gltigkeit der Prfung 12 9 Berechnung de

19、r Ergebnisse 12 9.1 Kriechspannung 12 9.2 Kriechdehnung in Abhngigkeit von der Zeit t 12 9.3 Aufzeichnung der Zeitdehnkurve 13 9.4 Bruch-Kriechdehnung 13 9.5 Kriechbruchzeit. 13 9.6 Kriechdehnungs-Geschwindigkeits-Kurve 13 10 Prfbericht. 13 Literaturhinweise . 14 Vornorm CEN/TS 15658:2007 (D) 3 Vorw

20、ort Dieses Dokument (CEN/TS 15658:2007) wurde vom Technischen Komitee CEN/TC 184 Hochleistungs-keramik“ erarbeitet, dessen Sekretariat vom BSI gehalten wird. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Texte dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. CEN und/oder CENELEC sind nicht dafr ve

21、rantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. Entsprechend der CEN/CENELEC-Geschftsordnung sind die nationalen Normungsinstitute der folgenden Lnder gehalten, diese Technische Spezifikation anzukndigen: Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Fran

22、kreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, Niederlande, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, Schweiz, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Ungarn, Vereinigtes Knigreich und Zypern. Vornorm CEN/TS 15658:2007 (D) 4 1 Anwendun

23、gsbereich Diese Technische Spezifikation legt die Bestimmung der Kriechzugdehnung und des Bruchverhaltens von einzelnen Keramikfasern bei hoher Temperatur und unter Prfbedingungen fest, die nderungen des Werkstoffs durch chemische Reaktionen mit der Prfumgebung verhindern. Diese Technische Spezifika

24、tion gilt fr Endlos-Keramikfasern mit einer Bruchdehnung gleich oder kleiner als 5 %, die Faserbndeln, Garnen, Borten und Gewirken entnommen werden. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die

25、 in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). EN 1007-3, Hochleistungskeramik Keramische Verbundwerkstoffe Verfahren zur Prfung von Verstrkungen Teil 3: Bestimmung des Faserdurchmessers und -quersc

26、hnitts EN 1007-4, Hochleistungskeramik Keramische Verbundwerkstoffe Verfahren zur Prfung von Verstrkungen Teil 4: Bestimmung der Zugeigenschaften von Fasern bei Raumtemperatur CEN/TR 13233:2007, Hochleistungskeramik Bezeichnungen und Formelzeichen EN ISO/IEC 17025, Allgemeine Anforderungen an die Ko

27、mpetenz von Prf- und Kalibrierlaboratorien (ISO/IEC 17025:2005) EN 60584-1, Thermopaare Teil 1: Grundwerte der Thermospannungen (IEC 60584-1:1995) EN 60584-2, Thermopaare Teil 2: Grenzabweichungen der Thermospannungen (IEC 60584-2:1982 + A1:1989) 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten d

28、ie Begriffe nach CEN/TR 13233:2005 und die folgenden Begriffe. 3.1 Kriechen zeitabhngige Zunahme der Messlnge, beginnend ab dem Zeitpunkt, an dem die konstante spezifizierte Kraft erreicht ist 3.2 Messlnge L0Anfangsabstand zwischen den eingespannten Enden der zu prfenden Faser 3.3 Prftemperatur T Te

29、mperatur der zu prfenden Faser innerhalb der Messlnge 3.4 Anfangsquerschnitt A0ursprngliche Querschnittsflche der Faser im Bereich der Messlnge Vornorm CEN/TS 15658:2007 (D) 5 3.5 aufgebrachte Zugkraft F konstante Kraft, die beim Versuch auf die Faser aufgebracht wird 3.6 aufgebrachte Zugspannung au

30、fgebrachte Zugkraft, dividiert durch den Anfangsquerschnitt 3.7 Lngennderung L durch Kriechen verursachte nderung der Messlnge L03.8 Kriechbruchzeit; Kriechzeit bis zum Bruch tcr,mZeitraum zwischen dem Moment, in dem die Belastung vollstndig aufgebracht ist und dem Moment des Bruchs 3.9 Kriechdehnun

31、gs-Geschwindigkeit cr(T) bei Anwendung von Pyrometern oder Thermopaaren, die nicht EN 60584-1 oder EN 60584-2 entsprechen, muss eine geeignete Kalibrierung durchgefhrt werden, und die Kalibrierdaten mssen im Prfbericht angegeben werden. 6.7 berprfung der Lngennderung Die Lngennderung der Faser kann

32、gemessen werden, indem die Bewegung des Querhaupts erfasst wird, wobei eine Kompensation bezglich der Nachgiebigkeit der Prfmaschine nach EN 1007-4 durchzufhren ist. Vornorm CEN/TS 15658:2007 (D) 9 6.8 Datenerfassungssystem Kalibrierte Schreiber drfen zur Aufzeichnung der Kraft, der Lngennderung und

33、 der Temperatur ber der Zeit eingesetzt werden. 7 Probekrper 7.1 Allgemeines Probekrper mit einer Messlnge von 50 mm werden empfohlen. Die Toleranz fr die Messlnge betrgt 1 mm. 7.2 Vorbereitung der Probekrper Um die Wiederholprzision des Verfahrens sicherzustellen und Schden durch die Handhabung der

34、 Probe-krper zu vermeiden, muss die Vorbereitung der Probekrper sehr sorgfltig erfolgen. ANMERKUNG Beschdigungen der Faserprobe whrend ihrer Handhabung und beim Einspannen knnen beispielsweise dadurch vermieden werden, dass die Faserprobe an jedem ihrer Enden in jeweils ein Rhrchen aus Aluminiumoxid

35、 eingebracht und mithilfe eines speziellen Stbchens aus Aluminiumoxid so untersttzt wird, dass eine geradlinige Anordnung erreicht und aufrechterhalten wird (siehe Bild 2). Das Verhltnis der Anzahl der tatschlich vorbereiteten Probekrper zur Gesamtanzahl der geprften Fasern muss angegeben werden. Le

36、gende 1 Rhrchen aus Aluminiumoxid 2 lsbare Verbindung mit Schrauben 3 Probekrper 4 Keramikkitt 5 Aluminiumoxidstbchen Bild 2 Anordnung des Probekrpers 7.3 Anzahl der Probekrper Fr jede Prfbedingung (Temperatur und Kraft) sind drei gltige Versuchsergebnisse erforderlich. Vornorm CEN/TS 15658:2007 (D)

37、 10 8 Durchfhrung der Prfung 8.1 Bestimmung des Temperaturprofils im Ofen Die Temperatur muss ber die gesamte Messlnge konstant sein. Zur Ermittlung des Temperaturprofils werden Temperaturmessungen auf 10 C durchgefhrt. 8.2 Prfanordnung: Sonstige Betrachtungen 8.2.1 Bestimmung der Messlnge Die Anfan

38、gslnge der Faser ndert sich in Abhngigkeit von der Temperatur, und die nderung ist schwierig zu messen. Eine Anpassung ist durchfhrbar, indem die beim Erwrmen auftretende Dehnung bercksichtigt wird. Daher wird die Messlnge bei Raumtemperatur auf 0,1 mm gemessen. 8.2.2 Bestimmung des Anfangsquerschni

39、tts Die Bestimmung des Anfangsquerschnitts bei der Prftemperatur erfolgt aus der Messung nach EN 1007-3 bei Raumtemperatur. ANMERKUNG Grundstzlich ist der Anfangsquerschnitt an der zu untersuchenden Faser zu bestimmen. In der Praxis darf die zu prfende Lnge aus einer Einzelfaser an einander nicht be

40、nachbarten Stellen entnommen werden, wobei die Abschnitte verwendet werden, die zwischen den fr die Querschnittsmessung verwendeten Abschnitten liegen. Dabei wird vorausgesetzt, dass ber die zu prfenden Faserlngen keine merklichen Querschnittsnderungen auftreten. Es wird jedoch empfohlen, die Faser

41、bei Raumtemperatur einer leichten Zugbeanspruchung auszusetzen und den tatschlichen Durchmesser aus der Steigung der Kraft-Verformungs-Kurve mithilfe des zuvor bestimmten Elastizittsmoduls der Faser zu errechnen. 8.3 Betrachtungen zur Belastung Bei einer festgelegten Prftemperatur wird empfohlen, di

42、e Belastungsgeschwindigkeit fr die grte aufzubringende Kraft einzustellen. Nachdem diese Bedingungen einmal festgelegt sind, knnen sie fr niedrigere aufzubringende Krfte angewendet werden. Die Belastung muss ausreichend schnell erfolgen, um sicherzustellen, dass whrend der Belastungsphase die reine

43、Zugverformung nicht durch eine Kriechverformung verstrkt wird. Fr die Bestimmung der Belastungsgeschwindigkeit, die das Phnomen des Kriechens minimiert, mssen zwei Versuche mit unterschiedlichen Belastungsgeschwindigkeiten durchgefhrt werden. Weichen die Werte fr die bei den beiden Versuchen ermitte

44、lten Lngennderungen um weniger als 10 % voneinander ab, kann jede der beiden Geschwindigkeiten fr smtliche Versuche angewendet werden. Weichen die Werte fr die Lngennderung um mehr als 10 % voneinander ab, wird ein weiterer Versuch mit einer hheren Belastungs-geschwindigkeit durchgefhrt (und zwar so

45、 lange, bis alle Lngennderungen innerhalb von 10 % liegen). 8.4 Vorgehensweise bei der Prfung 8.4.1 Allgemeines Folgende Schritte werden in der angegebenen Reihenfolge durchgefhrt: 8.4.2 Erster Schritt Einstellen der Kraftmesseinrichtung auf null. Vornorm CEN/TS 15658:2007 (D) 11 8.4.3 Einspannen de

46、s Probekrpers Der Probekrper wird in die Einrichtung zur Krafteinleitung so eingespannt, dass seine Lngsachse mit der Lngsachse der Prfmaschine bereinstimmt. Es muss darauf geachtet werden, dass keine Torsions-beanspruchung eingebracht und die Oberflche der Faser nicht beschdigt wird. Vor Aufbringen

47、 der Kraft, d. h. bei noch nicht beanspruchtem Halterahmen, sind beide Seiten des Halterahmens in der Mitte der Messlnge durchzuschneiden oder durchzubrennen. Falls eine Verbrennung angewendet wird, muss darauf geachtet werden, dass die zu prfende Faser nicht den Flammen ausgesetzt wird. Da die Fase

48、r sehr zerbrechlich ist, bricht der Probekrper gelegentlich bei diesem Schritt. 8.4.4 Einstellen einer inerten Atmosphre Vor Einbringen einer inerten Atmosphre mssen Luft oder Wasserdampf entfernt werden. Dazu kann in der Prfkammer ein Vakuum (unter 10 Pa) erzeugt und dann inertes Gas eingeleitet werden, oder es wird eine Umwlzung des inerten Gases (eine Splung) durchgefhrt. Es muss darauf geachtet werden, dass whrend der Einstellung der inerten Atmosphre nicht zu hohe Zugkrfte auf den Probekrper aufgebracht werden. ANMERKUNG 1 Wegen der groen