ICS 031.260 C 34 93 T/NLIA004—2021 增材制造铝合金扫描电镜原位拉伸 试验方法 In-situSEMtensiletestmethodforadditivemanufactured aluminumalloy 2021-04-26发布 2021-06-01实施 武汉·中国光谷激光加工产业技术创新战略联盟 武 汉 激 光 学 会发布团体标准 全国团体标准信息平台 全国团体标准信息平台 T/NLIA004—2021 I目次 前言.......................................................................................................................................................................Ⅱ 1范围.....................................................................................................................................................................1 2规范性引用文件.................................................................................................................................................1 3术语与定义.........................................................................................................................................................1 4一般要求.............................................................................................................................................................2 5装置.....................................................................................................................................................................2 6试样制备.............................................................................................................................................................2 7测试条件.............................................................................................................................................................3 8测试报告.............................................................................................................................................................3 全国团体标准信息平台 全国团体标准信息平台 T/NLIA004—2021 I前言 本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起 草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本文件由武汉·中国光谷激光加工产业技术创新战略联盟、武汉激光学会联合提出。 本文件由武汉·中国光谷激光加工产业技术创新战略联盟归口。 本文件起草单位：武汉大学，武汉华科三维科技有限公司，空军工程大学，中国民航飞行学院。 本文件主要起草人：李辉，刘胜，周剑涛，申胜男，沈威，张国庆，文世峰，周鑫，卢俊文，麦海 波。 全国团体标准信息平台 全国团体标准信息平台 T/NLIA004—2021 1增材制造铝合金扫描电镜原位拉伸试验方法 1范围 本文件规定了增材制造铝合金在扫描电镜原位拉伸试验方法原理、装置、试样制备、测试条件以 及测试报告。 本文件适用于通过应力-应变曲线来测量增材制造铝合金杨氏模量、屈服强度、断裂强度和延伸率。 本文件适用于观测并记录增材制造铝合金拉伸过程中实时微观形貌变化，以及裂纹扩展全过程。 2规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T228.1-2010金属材料拉伸试验第1部分：室温拉伸试验方法 GB/T33834-2017微束分析扫描电子显微术生物试样扫描电子显微镜分析方法 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1扫描电镜原位拉伸In-situSEMtensiletest 一种利用扫描电镜对材料进行原位拉伸试验，同步观测并记录试样拉伸变形过程的方法。 3.2滑移带SlipBand 滑移线构成的带。 3.3裂纹尖端张开角 Crack-tip-openingAngle,CTOA 裂纹尖端与裂缝选定位置构成的虚拟裂缝侧壁间的夹角。 3.4裂纹尖端张开位移Crack-tip-openingDisplacement,CTOD 裂缝的宽度。 图1裂纹尖端张开角和裂纹尖端张开位移的定义 全国团体标准信息平台 T/NLIA004—2021 23.5激光选区熔化SelectiveLaserMelting,SLM 一种使用高能束激光选择性逐层熔化粉末床以制造零件的方法。 3.6激光近净成形LaserEngineeredNetShaping,LENS 一种材料以粉末或丝状直接送入高温熔区，熔化后逐层沉积以制造零件的方法。 4一般要求 4.1人员 检测人员应熟练操作试验装置。 4.2环境 检测场地环境应满足扫描电镜的使用要求，温度保持在21～25℃，相对湿度小于65%，磁场强度 小于3×10-7T，噪声强度小于65dB，独立地线的接地电阻小于0.1Ω，无粉尘，振动频率小于10Hz，振 幅小于2μm。 5装置 5.1扫描电镜应按照GB/T33834-2017的要求，至少包括真空系统，电子束系统，成像系统，能谱仪， 以及微型原位拉伸机。 5.2在拉伸过程中微型原位拉伸机装置应提供暂停功能，根据实际需要配备相应的夹具，夹具可以是 螺纹型、气动型或者液压型驱动。 5.3装置应配备数据记录、数据分析及数据输出能力。 6试样制备 6.1打印件制备 6.1.1拉伸件应采用激光选区熔化或激光近净成形制造。 6.1.2当使用SLM技术打印时，激光功率选择在200W～400W，扫描速度选择0.8～1m/s，层厚为 25～35μm。 6.1.3当使用LENS技术打印时，激光功率选择在400W～600W，扫描速度选择0.5～1m/s。 6.2拉伸件制备 6.2.1应使用线切割制备拉伸试样。 6.2.2试样尺寸形状按照GB/T228.1的规定，试样标距长度为12mm，宽度为5mm，厚度为1mm。 6.2.3试样中部单边开半圆形缺口，方便观察滑移带的扩展与裂纹的产生。 6.2.4试样依次经过400#～2000#水磨砂纸进行打磨，为后续观察做好充分的准备。 全国团体标准信息平台 T/NLIA004—2021 37测试条件 7.1试样夹持 7.1.1试样安装在拉伸机夹具上，安装时应使试样和加载轴在一条直线上。 7.1.2夹持过程中不要预加载试样，安装完毕后，应进行物理归零。 7.2扫描电镜观测 扫描电镜在加速电压设置在1～30KV，分辨率调至1nm，放大倍率在500～30000x。 7.3测试速度 原位拉伸试验采用位移控制，推荐使用位移率设置为0.1mm/min～0.5mm/min。 7.4测试 7.4.1开启扫描电镜，拉伸位移率设置完毕后，启动拉伸机，并保存来自拉伸机传感器力-位移的数据， 直到试样最终断裂。 7.4.2在拉伸过程中，使用扫描电镜间隔0.1～0.2s拍摄并保存裂纹周围的微观形貌，直至试样断裂。 7.5数据处理 7.5.1由微型原位拉伸机传感器测得的力—位移数据，得出应力（力/横截面积）—应变（（变形后长 度-原始标距长度）/原始标距长度）曲线，按照GB/T228.1-2010中对于弹性模量、屈服强度、抗拉强 度、延伸率的定义，得到弹性模量、屈服强度、抗拉强度、延伸率。 7.5.2根据扫描电镜输出的高分辨率照片，参照电镜照片标尺，求得裂纹尖端张开角及裂纹尖端张开 位移。 8测试报告 8.1试样 应报告以下信息： a）试样打印公司； b）试样打印参数； c）原材料和化学成分；