在(zai)材料(liao)科(ke)學(xue)與(yu)工程領(ling)域，材料的(de)力(li)學(xue)性(xing)能(neng)不(bu)僅(jin)受自身成分(fen)和結(jie)構的(de)影響，環境溫(wen)度的(de)變(bian)化(hua)也(ye)會對其(qi)產(chan)生(sheng)顯著作用(yong)。高(gao)低(di)溫(wen)拉(la)力機憑(ping)借精(jing)準(zhun)的(de)溫(wen)度(du)控制與(yu)拉(la)力加(jia)載(zai)能力，成為(wei)研究(jiu)材(cai)料(liao)在溫變(bian)環境下(xia)力學(xue)行為的(de)關鍵(jian)設備。通過測試(shi)材料的(de)溫(wen)變(bian) - 拉(la)力曲線，能夠(gou)直觀(guan)反(fan)映材(cai)料在(zai)不(bu)同(tong)溫度(du)下(xia)的(de)拉(la)伸強(qiang)度(du)、屈(qu)服(fu)強(qiang)度(du)、延(yan)伸率(lv)等性(xing)能(neng)指(zhi)標的(de)變(bian)化(hua)趨勢(shi)，為(wei)材料(liao)選(xuan)型(xing)、工藝優(you)化(hua)及(ji)產(chan)品(pin)設計(ji)提(ti)供(gong)重(zhong)要依(yi)據。
 

　　壹(yi)、高(gao)低(di)溫(wen)拉(la)力機測試(shi)原理(li)與流(liu)程
 

　　1.1 測試(shi)原理(li)
 

　　高(gao)低(di)溫(wen)拉(la)力機集成了(le)環境箱(xiang)與拉(la)伸裝置兩(liang)大(da)核心模(mo)塊(kuai)。環境箱(xiang)可(ke)實(shi)現 -70℃至(zhi) 150℃甚至更高(gao)溫(wen)度(du)範(fan)圍的(de)精(jing)準(zhun)控制，為(wei)材(cai)料測試(shi)提供穩定(ding)的(de)溫(wen)變(bian)環境；拉(la)伸裝置則通過伺(si)服(fu)電(dian)機驅動，以(yi)恒(heng)定(ding)速率(lv)對試(shi)樣施(shi)加(jia)拉(la)力，並實(shi)時采(cai)集力(li)值(zhi)與位(wei)移數據。測試(shi)時，先(xian)將(jiang)試(shi)樣置於(yu)環境箱(xiang)內(nei)，設(she)定(ding)目標溫度並穩定(ding)壹(yi)段時間(jian)，確(que)保(bao)試(shi)樣均勻受熱(re)或冷(leng)卻，隨後啟動拉(la)伸程(cheng)序(xu)，記(ji)錄不(bu)同(tong)溫度(du)下(xia)材料(liao)從(cong)受(shou)力(li)到斷裂過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)力(li) - 位(wei)移數據，最終轉(zhuan)化(hua)為(wei)溫變 - 拉(la)力曲線。
 

　　1.2 測試(shi)流程
 

　　試(shi)樣制備：根(gen)據材料類(lei)型(如(ru)金屬(shu)、高(gao)分(fen)子、復合材(cai)料(liao))及測試(shi)標準(如 GB/T 228、ISO 527)，將材料(liao)加(jia)工成標準啞鈴型或矩(ju)形試(shi)樣，確保(bao)試(shi)樣尺寸精確壹(yi)致(zhi)；
 

　　設備校準：使(shi)用(yong)標準砝碼(ma)和溫(wen)度計(ji)對(dui)拉(la)力機的(de)力(li)值(zhi)傳感(gan)器和溫(wen)度傳(chuan)感(gan)器進行校準，保(bao)證(zheng)測試(shi)數據的(de)準(zhun)確(que)性(xing)；
 

　　參數設置：設定(ding)溫度(du)變(bian)化(hua)梯(ti)度(如每 10℃為壹(yi)個(ge)測試(shi)點)、保(bao)溫(wen)時間(jian)(通常 15 - 30 分(fen)鐘)、拉(la)伸速率(lv)(金屬(shu)材料常用 5mm/min，高(gao)分(fen)子材料(liao)常用(yong) 2mm/min)；
 

　　測試(shi)執行：將試(shi)樣安裝在夾(jia)具上，啟動環境箱(xiang)升(sheng)溫或降(jiang)溫(wen)程序(xu)，達到(dao)目標溫度並穩定(ding)後，開(kai)始拉(la)伸測試(shi)；
 

　　數據處理(li)：利用配套軟(ruan)件生(sheng)成溫(wen)變(bian) - 拉(la)力曲線，計(ji)算(suan)拉(la)伸強(qiang)度(du)、屈(qu)服(fu)強(qiang)度(du)、斷裂伸長(chang)率(lv)等關鍵(jian)參數。

　　二、不同(tong)材料(liao)的(de)溫(wen)變(bian) - 拉(la)力曲線特(te)征分(fen)析
 

　　2.1 金屬(shu)材料(以鋁(lv)合金為(wei)例)
 

　　鋁(lv)合金在(zai)常溫下(xia)具有(you)較(jiao)高(gao)的(de)拉(la)伸強(qiang)度(du)和良(liang)好的(de)塑(su)性(xing)。隨著溫度升(sheng)高(gao)，其(qi)溫變(bian) - 拉(la)力曲線呈(cheng)現明(ming)顯的(de)下(xia)降(jiang)趨勢(shi)：當(dang)溫(wen)度升(sheng)至 100℃左右時，拉(la)伸強(qiang)度(du)略有(you)降(jiang)低(di)，這是(shi)由(you)於(yu)溫度(du)導(dao)致(zhi)金屬(shu)內(nei)部位(wei)錯(cuo)運(yun)動加(jia)劇(ju)，晶(jing)體(ti)結(jie)構軟(ruan)化(hua)；溫(wen)度繼續升(sheng)高(gao)至(zhi) 200℃，屈(qu)服(fu)強(qiang)度(du)顯著下(xia)降(jiang)，材(cai)料開始出(chu)現明(ming)顯的(de)塑(su)性(xing)變(bian)形(xing)；超過(guo) 300℃後(hou)，鋁(lv)合金的(de)抗(kang)拉(la)強度(du)急劇(ju)降(jiang)低(di)，延(yan)伸率(lv)大幅(fu)增(zeng)加(jia)，材料(liao)接(jie)近(jin)軟(ruan)化(hua)狀(zhuang)態，失(shi)去承(cheng)載(zai)能力。而在低溫環境下(xia)(如 -40℃)，鋁(lv)合金的(de)拉(la)伸強(qiang)度(du)有(you)所(suo)提(ti)升(sheng)，但塑(su)性(xing)下(xia)降(jiang)，表(biao)現為曲線斜(xie)率(lv)增(zeng)大(da)，材(cai)料(liao)變脆，易(yi)發(fa)生(sheng)脆性(xing)斷裂。
 

　　2.2 高(gao)分(fen)子材料(liao)(以聚(ju)碳(tan)酸(suan)酯(zhi) PC 為例)
 

　　PC 材料(liao)在(zai)常(chang)溫下(xia)具有(you)壹(yi)定(ding)的(de)韌(ren)性(xing)和強(qiang)度。隨著溫度降(jiang)低(di)，其(qi)溫變(bian) - 拉(la)力曲線呈(cheng)現上升(sheng)趨勢(shi)：在(zai) -20℃時，拉(la)伸強(qiang)度(du)和彈性(xing)模(mo)量(liang)顯著提(ti)高(gao)，材(cai)料(liao)變(bian)得剛(gang)硬，但斷裂伸長(chang)率(lv)下(xia)降(jiang)，表(biao)現出(chu)明顯的(de)脆化(hua)特(te)征；當(dang)溫(wen)度升(sheng)高(gao)至(zhi) 60℃左右，PC 開始軟(ruan)化(hua)，拉(la)伸強(qiang)度(du)快(kuai)速下(xia)降(jiang)，曲線斜(xie)率(lv)變緩(huan)；超過(guo) 100℃，PC 進入(ru)粘(zhan)流(liu)態(tai)，失(shi)去力(li)學(xue)性(xing)能(neng)，無法承(cheng)受拉(la)力。此(ci)外，PC 材(cai)料的(de)溫(wen)變(bian) - 拉(la)力曲線還具有(you)明(ming)顯的(de)滯後(hou)現(xian)象(xiang)，即(ji)升(sheng)溫和降(jiang)溫(wen)過程中(zhong)的(de)曲線不重(zhong)合，這是(shi)由(you)於(yu)高(gao)分(fen)子鏈的(de)松(song)弛特(te)性(xing)導(dao)致(zhi)的(de)。
 

　　2.3 復合材(cai)料(liao)(以碳(tan)纖(xian)維(wei)增(zeng)強(qiang)環氧(yang)樹脂(zhi)基復合材(cai)料(liao)為例)
 

　　該(gai)復合材(cai)料(liao)在常溫(wen)下(xia)表現(xian)出(chu)高(gao)比強度和高(gao)模(mo)量(liang)。在(zai)低(di)溫環境下(xia)(如 -50℃)，其(qi)拉(la)伸強(qiang)度(du)略有(you)提(ti)升(sheng)，這是(shi)因為(wei)低(di)溫使(shi)樹脂(zhi)基體收(shou)縮，增(zeng)強(qiang)了(le)纖(xian)維(wei)與(yu)基體之(zhi)間(jian)的(de)界(jie)面(mian)結(jie)合(he)力；隨著溫度升(sheng)高(gao)，當(dang)達到(dao)樹脂(zhi)基體的(de)玻(bo)璃(li)化(hua)轉(zhuan)變溫度(約 120℃)時，復合材(cai)料(liao)的(de)拉(la)伸強(qiang)度(du)急劇(ju)下(xia)降(jiang)，曲線出(chu)現明(ming)顯轉折(zhe)，這是(shi)由(you)於(yu)樹脂(zhi)基體軟(ruan)化(hua)，無法有(you)效(xiao)傳(chuan)遞載(zai)荷，導(dao)致(zhi)纖維(wei)與(yu)基體界(jie)面(mian)脫(tuo)粘(zhan)，材(cai)料(liao)整(zheng)體性(xing)能(neng)迅(xun)速惡(e)化(hua)。