ISO 14574:2013

Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Mechanical properties of ceramic composites at high temperature - Determination of tensile properties

ISO 14574:2013 specifies the conditions for determination of tensile properties of ceramic matrix composite materials with continuous fibre reinforcement for temperatures up to 2 000 °C. ISO 14574:2013 applies to all ceramic matrix composites with a continuous fibre reinforcement, unidirectional (1D), bi-directional (2D), and tri-directional (xD, with 2 x ≤ 3), loaded along one principal axis of reinforcement.

Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des céramiques composites à haute température — Détermination des caractéristiques en traction

L'ISO 14574:2013 fixe les conditions de détermination des propriétés en traction des matériaux composites à matrice céramique et à renfort continu pour des températures allant jusqu'à 2 000 °C. L'ISO 14574:2013 s'applique à tous les composites à matrice céramique à renfort continu, unidirectionnel (1D), bidirectionnel (2D), et tridirectionnel (xD, avec 2 x ≤ 3) sollicités suivant un axe principal de renfort.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 17-Mar-2013
• ICS: 81.060.30 - Advanced ceramics
• Technical Committee: ISO/TC 206 - Fine ceramics
• Drafting Committee: ISO/TC 206/WG 4 - Composites
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Due Date: 14-Jan-2025
• Completion Date: 14-Jan-2025

Relations

• Revised: ISO 14574:2025 - Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Mechanical properties of ceramic composites at high temperature — Determination of tensile properties
• Effective Date: 06-Jun-2022

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 14574
First edition
2013-03-15
Fine ceramics (advanced ceramics,
advanced technical ceramics) -
Mechanical properties of ceramic
composites at high temperature -
Determination of tensile properties
Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des céramiques
composites à haute température — Détermination des
caractéristiques en traction
Reference number
©
ISO 2013
© ISO 2013
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Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions and symbols . 1
4 Principle . 4
5 Apparatus . 4
5.1 Test machine . 4
5.2 Load train. 4
5.3 Test chamber . 4
5.4 Set-up for heating . 5
5.5 Extensometer . 5
5.6 Temperature measurement devices . 5
5.7 Data recording system . 5
5.8 Micrometers . 6
6 Test specimens. 6
6.1 General . 6
6.2 Test specimens commonly used . 6
7 Test specimen preparation .10
7.1 Machining and preparation .10
7.2 Number of tests of specimens .10
8 Test procedures .11
8.1 Test set-up: Temperature considerations .11
8.2 Test set-up: Other considerations .11
8.3 Testing technique .12
8.4 Test validity .13
9 Calculation of results .13
9.1 Test specimen origin .13
9.2 Tensile strength .13
9.3 Strain at maximum tensile force .13
9.4 Proportionality ratio or Pseudo-elastic modulus, elastic modulus .14
10 Test report .15
Annex A (informative) Test specimen for use with optical extensometry .16
Bibliography .17
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International
Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies
casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 14574 was prepared by Technical Committee ISO/TC 206, Fine ceramics.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 14574:2013(E)
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical
ceramics) - Mechanical properties of ceramic composites
at high temperature - Determination of tensile properties
1 Scope
This International Standard specifies the conditions for determination of tensile properties of ceramic
matrix composite materials with continuous fibre reinforcement for temperatures up to 2 000 °C.
NOTE 1 In most cases, ceramic matrix composites to be used at high temperature in air are coated with an
antioxidation coating.
NOTE 2 The purpose of this International Standard is to determine the tensile properties of a material when it
is placed under an oxidizing environment but not to measure material oxidation.
This International Standard applies to all ceramic matrix composites with a continuous fibre
reinforcement, unidirectional (1D), bi-directional (2D), and tri-directional (xD, with 2 < x ≤ 3), loaded
along one principal axis of reinforcement.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 3611, Geometrical product specifications (GPS) — Dimensional measuring equipment: Micrometers for
external measurements — Design and metrological characteristics
ISO 7500-1:2004, Metallic materials — Verification of static uniaxial testing machines — Part 1:
Tension/compression testing machines — Verification and calibration of the force-measuring system
IEC 60584-1:1995, Thermocouples — Part 1: Reference tables
IEC 60584-2:1982+ Amendment 1:1989, Thermocouples — Part 2: Tolerances
3 Terms, definitions and symbols
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
test temperature
T
temperature of the test piece at the centre of the gauge length
3.2
calibrated length
I
part of the test specimen that has uniform and minimum cross-section area
3.3
gauge length
L
o
initial distance between reference points on the test specimen in the calibrated length
3.4
controlled temperature zone
part of the calibrated length including the gauge length where the temperature is controlled to within
50 °C of the test temperature
3.5
initial cross-section area
S
o
initial cross-section areas of the test specimen within the calibrated length, at test temperature
3.6
apparent cross-section area
S
o app
total area of the cross-section
3.7
effective cross-section area
S
o eff
total area corrected by a factor, to account for the presence of an anti-oxidative protection
3.8
longitudinal deformation
A
increase in the gauge length between reference points under a tensile force
3.9
longitudinal deformation under maximum tensile force
A
m
increase in the gauge length between reference points under maximum tensile force
3.10
tensile strain
ε
relative change in the gauge length defined as the ratio A/L
o
3.11
tensile strain under maximum force
ε
m
relative change in the gauge length defined as the ratio A/L under the maximum force
o
3.12
tensile stress
σ
tensile force supported by the test specimen at any time in the test divided by the initial cross-
section area (S )
o
3.13
apparent tensile stress
σ
app
tensile force supported by the test specimen at any time in the test divided by the apparent cross-section
area (or total cross-section area)
3.14
effective tensile stress
σ
eff
tensile force supported by the test specimen at any time in the test divided by the effective cross-section
area (S )
o eff
2 © ISO 2013 – All rights reserved

3.15
maximum tensile force
F
m
highest recorded tensile force in a tensile test on the test specimen when tested to failure
3.16
tensile strength
σ
m
ratio of the maximum tensile force to the initial cross-section area (S )
o
3.17
apparent tensile strength
σ
m app
ratio of the maximum tensile force to the apparent cross-section area (or total cross-section area)
3.18
effective tensile strength
σ
m eff
ratio of the maximum tensile force to the effective cross-section area
3.19
proportionality ratio or pseudo-elastic modulus
EP
slope of the linear section of the stress-strain curve, if any
Note 1 to entry: Examination of the stress-strain curves for ceramic matrix composites allows definition of the
following cases:
a)  material with a linear section in the stress-strain curve;

For ceramic matrix composites that have a mechanical behaviour characterized by a linear section, the
proportionality ratio is defined as:
()σσ−
EP(,σσ )=
()εε−
where (ε ,σ ) and (ε ,σ ) lie near the lower and the upper limits of the linear section of the stress-strain curve.
1 1 2 2
The proportionality ratio or pseudo-elastic modulus is termed the elastic modulus, E, in the single case where the
linearity starts near the origin.

b)  material with no-linear section in the stress-strain curve.

In this case only stress-strain couples can be fixed.
3.20
apparent proportionality ratio
EP
app
slope of the linear section of the stress-strain curve, if any, when the apparent tensile stress is used
3.21
effective proportionality ratio
EP
eff
slope of the linear section of the stress-strain curve, if any, when the effective tensile stress is used
ISO 14574:2
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 14574
Première édition
2013-03-15
Céramiques techniques — Propriétés
mécaniques des céramiques composites
à haute température — Détermination
des caractéristiques en traction
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics)
- Mechanical properties of ceramic composites at high temperature -
Determination of tensile properties
Numéro de référence
©
ISO 2013
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Publié en Suisse
ii © ISO 2013 – Tous droits réservés

Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes, définitions et symboles . 1
4 Principe . 4
5 Appareillage . 4
5.1 Machine d’essai . 4
5.2 Système d’application d’effort . 4
5.3 Enceinte d’essai . 5
5.4 Montage pour le chauffage . 5
5.5 Extensomètre . 5
5.6 Dispositifs de mesure de températures . 6
5.7 Système d’enregistrement des données . 6
5.8 Micromètres . 6
6 Éprouvettes . 6
6.1 Généralités . 6
6.2 Éprouvettes couramment utilisées . 6
7 Préparation des éprouvettes .11
7.1 Usinage et préparation .11
7.2 Nombre d’éprouvettes d’essai .11
8 Modes opératoires .12
8.1 Configuration d’essai: considérations sur la température .12
8.2 Configuration d’essai: autres considérations .12
8.3 Technique d’essai .13
8.4 Validité de l’essai .14
9 Résultats .14
9.1 Origine des éprouvettes .14
9.2 Résistance en traction .14
9.3 Déformation à la force maximale de traction .15
9.4 Coefficient de proportionnalité ou module pseudo-élastique, module élastique .15
10 Rapport d’essai .16
Annexe A (informative) Exemple d’éprouvette avec cibles pour extensométrie optique .18
Bibliographie .19
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives
ISO/CEI, Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes internationales. Les projets de
Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote.
Leur publication comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de
ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L’ISO 14574 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 206, Céramiques techniques.
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NORME INTERNATIONALE ISO 14574:2013(F)
Céramiques techniques — Propriétés mécaniques
des céramiques composites à haute température —
Détermination des caractéristiques en traction
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale fixe les conditions de détermination des propriétés en traction des
matériaux composites à matrice céramique et à renfort continu pour des températures allant jusqu’à 2 000 °C.
NOTE 1 Dans la plupart des cas, les composites à matrice céramique destinés à un usage à haute température
sous air sont protégés par un revêtement anti-oxydation.
NOTE 2 L’objet de la présente Norme internationale est de déterminer les propriétés en traction du matériau
quand il est placé en ambiance oxydante, et non pas de quantifier l’oxydation.
La présente Norme internationale s’applique à tous les composites à matrice céramique à renfort continu,
unidirectionnel (1D), bidirectionnel (2D), et tridirectionnel (xD, avec 2 < x ≤ 3) sollicités suivant un axe
principal de renfort.
2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de manière normative dans le présent
document et sont indispensables pour son application. Pour les références datées, seule l’édition citée
s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y
compris les éventuels amendements).
ISO 3611, Spécification géométrique des produits (GPS) — Équipement de mesurage dimensionnel:
Micromètres d’extérieur — Caractéristiques de conception et caractéristiques métrologiques
ISO 7500-1:2004, Matériaux métalliques — Vérification des machines pour essais statiques uniaxiaux —
Partie 1: Machines d’essai de traction/compression — Vérification et étalonnage du système de mesure de force
CEI 60584-1:1995, Couples thermoélectriques — Partie 1: Tables de référence
CEI 60584-2:1982 + Amendement 1:1989, Couples thermoélectriques — Partie 2: Tolérances
3 Termes, définitions et symboles
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
3.1
température d’essai
T
température de l’éprouvette au centre de la longueur de jauge
3.2
longueur calibrée
l
partie de l’éprouvette où la section transverse est la plus faible et est uniforme
3.3
longueur de jauge
L
o
distance initiale entre les points de référence dans la longueur calibrée de l’éprouvette
3.4
zone de température contrôlée
partie de la longueur calibrée, incluant la longueur de jauge, où l’écart de température par rapport à la
température d’essai est inférieur à 50 °C
3.5
section initiale
S
o
section initiale de l’éprouvette dans la longueur calibrée, à la température de l’essai
3.6
section apparente
S
o app
section totale de l’éprouvette
3.7
section effective
S
o eff
section totale corrigée par un facteur prenant en compte la présence d’une protection anti-oxydation
3.8
allongement
A
augmentation de la longueur de jauge entre les points de référence correspondant à la force maximale
3.9
allongement correspondant à la force maximale en traction
A
m
augmentation de la longueur de jauge entre les points de référence correspondant à la force maximale
en traction
3.10
déformation en traction
ε
modification relative de la longueur de jauge définie comme le rapport A/L
o
3.11
déformation en traction correspondant à la force maximale de traction
ε
m
modification relative de la longueur de jauge définie comme le rapport A/L correspondant à la force
o
maximale de traction
3.12
contrainte en traction
σ
force de traction supportée par l’éprouvette à chaque instant de l’essai, divisée par l’aire de la section
initiale (S )
o
3.13
contrainte en traction apparente
σ
app
force de traction supportée par l’éprouvette à chaque instant de l’essai, divisée par l’aire de la section
apparente (ou section totale)
3.14
contrainte en traction effective
σ
eff
force de traction supportée par l’éprouvette à chaque instant de l’essai, divisée par l’aire de la section
effective (S )
o eff
2 © ISO 2013 – Tous droits réservés

3.15
force maximale de traction
F
m
force de traction la plus haute enregistrée, atteinte par l’éprouvette lors d’un essai de traction conduit
jusqu’à rupture
3.16
résistance en traction
σ
m
quotient de la force maximale de traction par l’aire de la section initiale (S )
o
3.17
résistance en traction apparente
σ
m app
quotient de la force maximale de traction par l’aire de la section apparente (ou section totale)
3.18
résistance en traction effective
σ
m eff
quotient de la force maximale de traction par l’aire de la section effective
3.19
coefficient de proportionnalité ou module pseudo-élastique
EP
pente de la partie linéaire de la courbe contrainte-déformation, si elle existe
Note 1 à l’article: L’examen des courbes contrainte-déformation des composites à matrice céramique conduit à
définir les cas suivants:
a)  matériau présentant une zone linéaire dans la courbe contrainte-déformation;

Pour les matériaux composites à matrice céramique dont le comportement mécanique est caractérisé par une
zone linéaire, le coefficient de proportionnalité est défini par:
()σσ−
EP(,σσ )=
()εε−
où (ε ,σ ) and (ε ,σ ) caractérisent les points proches de la limite inférieure et de la limite supérieure de la partie
1 1 2 2
linéaire de la courbe contrainte-déformation.

Le coefficient de proportionnalité ou module pseudo-élastique est appelé module élastique, E, dans le seul cas où
la linéarité est très proche de l’origine.

b)
...