استاندارد ایزو 20504 یا ISO 20504 (نسخهٔ نخست ۲۰۰۶، بازنگری فنی ۲۰۱9 و ویرایش سوم ۲۰۲2) پروتکلی جامع برای تعیین رفتار فشاری کامپوزیتهای زمینه‌سرامیکی با تقویت الیاف پیوسته (CMC) ارائه می‌کند. روش با اعمال بار تک‌محوره روی آزمونهٔ منشوری یا استوانه‌ای، ضبط منحنی تنش‑کرنش تا شکست و محاسبهٔ پارامترهایی مانند تنش تسلیم ظاهری، مدول اولیه و کرنش شکست، میزان پایداری CMC را در دمای محیط یا دمای بالا (هوا، خلأ، گاز خنثی) کمی می‌کند. استاندارد الزام مدیریتی ندارد؛ بنابراین «گواهینامهٔ ISO 20504» صادر نمی‌شود، اما گزارش آزمون آزمایشگاه‌های دارای اعتبار ISO/IEC 17025 که به این سند استناد کنند، در صنایع هوافضا، انرژی و خودرو به عنوان مدرک انطباق پذیرفته است.
۱. دامنه و کاربرد ایزو 20504
- برای تمام CMCهای یک‌جهته (1D)، دولایه (2D) و چندلایه (xD, x > 2) به کار می‌رود؛ آزمون می‌تواند در راستای محور اصلی الیاف یا خارج از آن انجام شود.
- محیط آزمون: دمای محیط (نسخه‌های 2006/2019) و از نسخهٔ 2022 به بعد دماهای بالا در هوا، خلأ یا گاز بی‌اثر.
۲. تکامل نسخه‌ها
| سال | نسخه | نکات برجسته |
|---|---|---|
| 2006 | ISO 20504:2006 | معرفی روش پایه در دمای محیط ISO |
| 2019 | ISO 20504:2019 | به‌روزرسانی ضرایب تصحیح کرنش و دستورالعمل خطای سیستم اندازه‌گیری |
| 2022 | ISO 20504:2022 | افزودن آزمون دما‌بالا، اصلاح واژگان و پیوست عدم قطعیت |
۳. بندهای اصلی استاندارد ایزو 20504
3‑1 Scope (بند 1)
چارچوب مواد، شکل نمونه، حالت‌های بارگذاری و محدودیت‌های روش.
3‑2 Normative references (بند 2)
ارجاعات به ISO 7500‑1 (کالیبراسیون دستگاه)، ISO 9513 (کالیبراسیون اکستنسیومتر) و ISO 17161 (انحراف محوری).
3‑3 Terms & definitions (بند 3)
واژگان «compressive strain-to-failure»، «matrix cracking» و «fibre‑dominant load» تعریف می‌شود.
3‑4 Test pieces (بند 5)
ابعاد مقطع 3 × 4 mm تا 6 × 10 mm یا قطر 3 – 6 mm و نسبت طول به قطر 2.5 – 4؛ سطوح باید سنباده‌کاری شود تا موازی و عمودیت رعایت شود.
3‑5 Test environment & instrumentation (بند 6)
- نرخ بارگذاری توصیه‌شده 0.5 % طول نمونه در دقیقه
- کنترل دما ± 5 °C در هوا/ارگون تا 1 200 °C (نسخه 2022)
- دو اکستنسیومتر مقابل هم برای جبران خمش.
3‑6 Calculation & reporting (بند 8–9)
مدول اولیه از 0.1 % تا 0.3 % کرنش خطی، تنش حداکثر، کرنش شکست، نمودار σ‑ε و منحنی انرژی جذب؛ گزارش باید شماره نسخه ایزو 20504، نوع الیاف، جهت آزمون، خطای نیرو/کرنش و شرایط جو را درج کند.
۴. معیارهای تکمیلی و پیوست‌ها
- Annex A: فرمول کرنش واقعی در بارگذاری نامتقارن.
- Annex B: خطای سیستم اندازه‌گیری و روش برآورد عدم‌قطعیت.
- Annex C (informative): مثال عددی روی C/SiC یک‌جهته و تعیین مدول 230 GPa و تنش شکست 860 MPa در هوا.
۵. کاربرد صنعتی ایزو 20504
| حوزه | نمونه مورد استفاده | علت استناد به ISO 20504 |
|---|---|---|
| هوافضا | پره ترمز C/SiC در هواپیما | تطبیق داده‌های کمپرس پره با مدل‌های FE دمای بالا |
| انرژی | آستر نسوز CMC در توربین گاز | ارزیابی عمر خزشی تحت فشار ترکیبی و گرما ISO |
| خودرو | دیسک ترمز کربن‑کربن | تضمین تنش تسلیم > 400 MPa در دمای 300 °C |
۶. وضعیت گواهی و انطباق
ISO لوگوی گواهی برای 20504 ارائه نمی‌کند؛ اثبات انطباق با گزارش آزمون آزمایشگاه ISO/IEC 17025 است که نیرو، کرنش و دما را طبق این سند کالیبره کرده و پارامترهای تخمین خطا (Annex B) را درج کند.
جمع‌بندی ایزو 20504
ایزو 20504 یک استاندارد فنی پایه در رشتهٔ کامپوزیتهای زمینه سرامیکی به حساب می‌آید؛ با مشخص‌کردن جزئیات نمونه، نرخ بارگذاری، محیط آزمون و گزارش‌دهی، امکان مقایسهٔ جهانی داده‌های فشاری CMC را فراهم می‌کند و مبنای طراحی قطعات سازه‌ای در شرایط حرارتی‑مکانیکی دشوار را می‌سازد—بی‌نیاز از «گواهی» رسمی ولی متکی بر گزارش آزمون معتبر و مستند. با سپاس از شما همراهان گرامی مرکز مشاوره ایران‌گواه که این مطلب را مطالعه نمودید؛ سوالات و نظرات خود در رابطه با این استاندارد را از ما بپرسید.
مطالعه پیشنهادی: اخذ گواهینامه ایزو و مراحل اخذ ایزو (شرایط ۱۴۰۴)
