CN107271294A - 材料性能测试装置及材料性能测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及力、热、电磁等多场耦合作用下材料力学性能的测量设备技术领域，尤其涉及一种材料性能测试装置及材料性能测试系统。材料性能测试装置包括热处理腔体、微波源、微波源的控制模块、待测材料的夹持装置、力学加载装置、补光用的光源、采集待测材料表面温度场的红外热像仪和采集待测材料散斑图像的相机。材料性能测试系统包括上述材料性能测试装置，还包括计算机和设置在力学加载装置上的力学传感器；计算机分别与力学传感器、红外热像仪和相机电连接。上述材料性能测试装置及材料性能测试系统能够对待测材料在力、热、电磁多场耦合作用下的温度场和散斑图像进行采集，进而，获得其热学特性，以及材料全场变形和破坏过程，智能性强。

Description

材料性能测试装置及材料性能测试系统

技术领域

本发明涉及力、热、电磁等多场耦合作用下材料力学性能的测量设备技术领域，尤其涉及一种材料性能测试装置及材料性能测试系统。

背景技术

随着高新技术产业和国防科技的蓬勃发展，很多设备对其本身材料的性能要求越来越高，以能够适用于各种应用场合；而外界的力、热、电磁等诸多因素作用，会对材料本身的力学性能、热学性能等具有重要的影响，而这些性能与材料在使用过程中的适用性、安全性和使用寿命密切相关。因此，研究材料在力、热、电磁等多场耦合作用下的力学变形和损伤破坏机理，对于理解材料的力学、热学和电磁学原理，以及进一步改善材料性能，从而满足更加苛刻和复杂的应用环境具有重要意义。

目前，常规的力学性能测试技术，力电或力磁加载测试技术已经得到应用；例如，在R.Tickle，R.D.James(Journal of Magnetism and Magnetic Materials195(1999)627－638)等的相关研究中提到了力磁耦合实验设备，但相关设备仅能够实现力和磁的共同加载。此外，在材料力学性能方面，这些测试设备仅能得到材料的整体力学性能，而对于材料的全场和局部变形以及损伤断裂演化过程却无法获得。尤其是在交变电磁场中，常规实验技术如电测技术、云纹测量技术等相关设备都很难实时获得实验中材料的全场变形和裂纹扩展等力学参数，而这些参数对于研究材料在力、热、电磁场等多场耦合作用下的变形和破坏等力学特性具有重要意义。然而，目前能够同时实现材料在力、热、电磁等多场耦合共同作用下力学参数的测量和研究还缺乏相关的设备和仪器。

综上，如何设计一款能够同时实现材料在力、热、电磁等多场耦合共同作用下力学参数的测量和研究还缺乏相关的设备和仪器是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种材料性能测试装置及材料性能测试系统，以缓解现有技术中的常规的力学性能测试设备存在的不能够同时实现材料在力、热、电磁等多场耦合共同作用下力学参数的测量和研究的技术问题。

本发明提供的材料性能测试装置，包括热处理腔体、微波源、控制模块、夹持装置、力学加载装置、光源、红外热像仪和相机。

其中，所述微波源与所述热处理腔体连接，所述微波源用于向所述热处理腔体的腔内提供微波；所述微波源与所述控制模块电连接；所述热处理腔体上开设有五个通孔，所述通孔包括第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔和第五通孔；所述热处理腔体包括腔体本体和拉门；所述腔体本体上开设有腔口，所述拉门设置在所述腔体本体的腔口处，且所述拉门与所述腔体本体可拆卸连接，所述拉门用于密封所述腔口。

所述夹持装置包括第一夹持部和第二夹持部，待测材料被夹持在所述第一夹持部和所述第二夹持部之间；所述第一夹持部和所述第二夹持部分别与所述第一通孔和所述第二通孔配合，所述第一通孔正对所述第二通孔；所述第一夹持部和所述第二夹持部位于所述热处理腔体外的一端分别与所述力学加载装置的两个力学加载端连接，所述力学加载装置的两个力学加载端分别用于给所述第一夹持部和所述第二夹持部提供对所述待测材料的加载力。

所述光源、所述第三通孔和所述待测材料位于同一直线上，且所述光源的发射端正对所述待测材料；所述红外热像仪上的红外探测器、所述第四通孔和所述待测材料位于同一直线上，且所述红外探测器的探测端正对所述待测材料；所述相机、所述第五通孔和所述待测材料位于同一直线上，所述相机的摄像头正对所述待测材料。

进一步的，所述材料性能测试装置还包括波导；所述波导的两端分别与所述热处理腔体和所述微波源连接。

进一步的，所述热处理腔体内还设置有活塞，所述活塞上还连接有活塞杆；所述活塞与所述热处理腔体的内壁密封设置，且所述活塞还与所述热处理腔体的内壁滑动连接；所述微波源发出的微波中电场和磁场交替分布，且所述电场与所述磁场的相位相差半个周期。

所述热处理腔体为长方体空心结构；所述热处理腔体的左右两个腔壁上均设置有开口，所述微波源通过处于右侧的所述开口与所述热处理腔体连通，所述活塞杆与处于左侧的所述开口滑动配合。

进一步的，所述热处理腔体内设置有保温结构件，所述保温结构件上开设有一个贯穿通孔和三个盲孔；所述贯穿通孔和三个所述盲孔的中心轴线均为直线，且三个所述盲孔的一端均与所述贯穿通孔连通；所述贯穿通孔分别与所述第一通孔和所述第二通孔连通，且所述待测材料位于所述贯穿通孔内；三个所述盲孔分别与所述第三通孔、所述第四通孔和所述第五通孔连通。

进一步的，所述保温结构件为长方体结构件；所述保温结构件的顶面、底面、前面和后面均与所述热处理腔体的内壁贴合接触。

进一步的，所述热处理腔体上的五个通孔处均分别连接有一根紫铜金属管；五个所述通孔的直径分别小于对应的所述紫铜金属管的内径，且五个所述通孔的边缘均位于对应的所述紫铜金属管的管内；所述紫铜金属管与所述热处理腔体之间密封设置；五个所述紫铜金属管的壁厚均在5－10毫米之间。

进一步的，所述力学加载装置为材料力学试验机。

进一步的，所述第一通孔和所述第二通孔分别设置在所述热处理腔体的上腔壁和下腔壁的中心位置；所述拉门设置在所述热处理腔体的前腔壁的中心位置；所述第三通孔、所述第四通孔和所述第五通孔均设置在所述热处理腔体的拉门上。

进一步的，所述热处理腔体为不锈钢结构件；所述活塞和所述波导均为紫铜结构件；所述夹持装置为刚玉结构件；所述保温结构件为多晶莫来石纤维结构件。

相应的，本发明还提供了一种材料性能测试系统，包括上述材料性能测试系统，还包括力学传感器和计算机。

其中，所述力学传感器设置在所述力学加载装置上；所述计算机分别与所述力学传感器、所述红外热像仪和所述相机电连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明提供的材料性能测试装置，分析其结构可知：上述材料性能测试装置，主要由热处理腔体、微波源、控制模块、夹持装置、力学加载装置、光源、红外热像仪和相机组成；其中，热处理腔体包括腔体本体和拉门；夹持装置包括有第一夹持部和第二夹持部。

分析上述结构的具体连接方式和位置关系可知：微波源与热处理腔体连接；微波源还与控制模块电连接；热处理腔体上开设有五个通孔，即第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔和第五通孔；腔体本体上开设有开口，拉门设置在开口处。待测材料被夹持在第一夹持部和第二夹持部之间；第一夹持部和第二夹持部分别于相对设置的第一通孔和第二通孔配合；第一夹持部和第二夹持部位于热处理腔体外的一端分别于力学加载装置的两个力学加载端连接；光源、第三通孔和待测材料位于同一直线上，且光源的发射端正对待测材料；红外热像仪上的红外探测器、第四通孔和待测材料位于同一直线上，且红外探测器的探测端正对待测材料；相机、第五通孔和待测材料位于同一直线上，相机的摄像头正对待测材料。

很显然，夹持装置能够将放置在热处理腔体内的待测材料夹持在第一夹持部和第二夹持部之间，当力学加载装置的两个加载端分别向夹持装置的第一夹持部和第二夹持部处于热处理腔体外的一端提供拉力或压力时，第一夹持部和第二夹持部就会向处于两者之间的待测材料提供拉力或压力；进而，就能测试待测材料在外力作用下的力学性能。微波源可以向热处理腔体的空腔内提供微波，该微波中包括电场和磁场，并且该微波源能够通过控制模块开启或关闭，还能够调节微波源的功率大小等；这样，在热处理腔体的特定部位电场和磁场都存在，将待测材料放置在该位置可以研究待测材料在电场和磁场共同作用下的材料特性；因微波本身可以对待测材料进行加热，故而还可以研究待测材料在热的作用下的材料特性。

需要说明的是，在力学测试技术方面，数字图像相关方法(简称DIC)是现代光测力学中的一种重要方法，它通过对试件表面变形前后两张散斑图做“相关法”数字处理来实现位移和变形信息的提取，具有全场测量、非接触和无损、精度高不受视场大小影响等优点。与其他光测力学方法(如云纹法、全息法)相比，该方法具有光路简单、试样处理简便和对测量环境要求低等优点。在热场和电磁场加载方面，由于微波具有似光性、穿透性和非电离性等特点，微波的辐射效应使得微波能够与物质之间进行耦合，从而使材料产热或发生变形，这将对材料的力学和热学性能产生重要影响。因此，在热处理腔体中实现材料的力学加载，同时结合DIC方法，可开展材料在力、热、电磁等多个外场耦合作用下其热学特性，以及材料全场变形和破坏过程的在线实验进行研究。

本发明提供的材料性能测试装置中，在热处理腔体的腔壁上开设两个位置相对的通孔(即第一通孔和第二通孔)，并将夹持装置的第一夹持部和第二夹持部分别通过第一通孔和第二通孔穿过热处理腔体的腔壁；这样，夹持装置既可以夹持处于热处理腔体内的待测材料，还能与处于热处理腔体外的力学加载装置的加载端接触连接。在热处理腔体的腔壁上开设第三通孔，将第三通孔、光源和待测材料设置在同一直线上，并将光源的发射端正对待测材料；这样，光源发出的光就能穿过第三通孔照射在待测材料上，达到对待测材料进行补光的目的，以在实验中看清待测材料并观察待测材料表面的散斑现象。在热处理腔体的腔壁上开设第四通孔，将第四通孔、红外热像仪的探测端和待测材料设置在同一直线上，并将红外热像仪的探测端正对待测材料；这样，红外热像仪就能通过第四通孔获得待测材料表面的温度场并进行采集。在热处理腔体的腔壁上开设第五通孔，将第五通孔、相机和待测材料设置在同一直线上，并将相机的摄像头正对待测材料；这样，相机就能通过第五通孔拍摄待测材料的散斑图像。

另外，在腔体本体上设置腔口，利用拉门堵住该腔口，并将拉门与腔体本体可拆卸连接；这样，当需要将待测材料拿出或放进腔体本体时，可以打开拉门，从腔体本体的腔口处将待测材料拿出或放进腔体本体，当将待测材料放置在热处理腔体内部进行实验时，拉门还能降腔体本体的腔口密封，以尽量防止微波从腔体本体的腔口处泄露。

因此，本发明提供的材料性能测试装置，能够对待测材料在力、热、电磁多场耦合作用下的温度场和散斑图像进行采集，进而，获得其热学特性，以及材料全场变形和破坏过程。

本发明还提供了一种材料性能测试系统，分析其主要结构可知：上述材料性能测试系统主要由上述材料性能测试装置、力学传感器和计算机组成；力学传感器设置在力学加载装置上；计算机分别与力学传感器、红外热像仪和相机电连接。

显然，当力学加载装置对待测材料提供拉力或压力时，设置在力学加载装置上的力学传感器就会感应到这一变化；力学传感器感应到力学加载装置的这一变化后，会想计算机发送启动信号；计算机收到力学传感器发出的启动信号后，会向红外热像仪和相机发出启动指令，无需人工启动；红外热像仪和相机收到启动指令后，会开始工作，以获取待测材料的温度场信息和散斑图像；红外热像仪获得的温度场信息以及相机获得的散斑图像还能通过计算机的显示屏显示出来，便于查看。

因此，本发明提供的材料性能测试系统，不但具有上述材料性能测试装置的所有优点，而且更加智能，便于查看待测材料的温度场信息以及相机获得的散斑图像。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的材料性能测试装置的立体结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的材料性能测试装置的部分立体结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的材料性能测试装置的部分结构的剖视结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的材料性能测试装置中的保温结构件的立体结构示意图；

图5为本发明实施例二提供的材料性能测试系统的立体结构示意图；

图6为本发明实施例二提供的材料力学性能测试系统的原理示意图。

图标：1－热处理腔体；11－腔体本体；12－拉门；13－活塞；14－活塞杆；15－保温结构件；151－贯穿通孔；152－盲孔；16－紫铜金属管；2－微波源；21－控制模块；3－夹持装置；31－第一夹持部；32－第二夹持部；4－力学加载装置；41－力学传感器；5－光源；6－红外热像仪；7－相机；8－波导；9－计算机。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例一

参见图1、图2和图3，本实施例一提供了一种材料性能测试装置，包括热处理腔体1、微波源2、控制模块21、夹持装置3、力学加载装置4、光源5、红外热像仪6和相机7。

其中，所述微波源2与所述热处理腔体1连接，所述微波源2用于向所述热处理腔体1的腔内提供微波；所述微波源2与所述控制模块21电连接；所述热处理腔体1上开设有五个通孔，所述通孔包括第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔和第五通孔；所述热处理腔体1包括腔体本体11和拉门12；所述腔体本体11上开设有开口，所述拉门12设置在所述腔体本体11的开口处，且所述拉门12与所述腔体本体11可拆卸连接，所述拉门12用于密封所述开口。

所述夹持装置3包括第一夹持部31和第二夹持部32，待测材料被夹持在所述第一夹持部31和所述第二夹持部32之间；所述第一夹持部31和所述第二夹持部32分别与所述第一通孔和所述第二通孔配合，所述第一通孔正对所述第二通孔；所述第一夹持部31和所述第二夹持部32位于所述热处理腔体1外的一端分别与所述力学加载装置4的两个力学加载端连接，所述力学加载装置4的两个力学加载端分别用于给所述第一夹持部31和所述第二夹持部32提供对所述待测材料的加载力。

所述光源5、所述第三通孔和所述待测材料位于同一直线上，且所述光源5的发射端正对所述待测材料；所述红外热像仪6上的红外探测器、所述第四通孔和所述待测材料位于同一直线上，且所述红外探测器的探测端正对所述待测材料；所述相机7、所述第五通孔和所述待测材料位于同一直线上，所述相机7的摄像头正对所述待测材料。

很显然，夹持装置3能够将放置在热处理腔体1内的待测材料夹持在第一夹持部31和第二夹持部32之间，当力学加载装置4的两个加载端分别向夹持装置3的第一夹持部31和第二夹持部32处于热处理腔体1外的一端提供拉力或压力时，第一夹持部31和第二夹持部32就会向处于两者之间的待测材料提供拉力或压力；进而，就能测试待测材料在外力作用下的力学性能。微波源2可以向热处理腔体1的空腔内提供微波，该微波中包括电场和磁场，并且该微波源2能够通过控制模块21开启或关闭，还能够调节微波源2的功率大小等；这样，在热处理腔体1的特定部位电场和磁场都存在，将待测材料放置在该位置可以研究待测材料在电场和磁场共同作用下的材料特性；因微波本身可以对待测材料进行加热，故而还可以研究待测材料在热的作用下的材料特性。

需要说明的是，在力学测试技术方面，数字图像相关方法(简称DIC)是现代光测力学中的一种重要方法，它通过对试件表面变形前后两张散斑图做“相关法”数字处理来实现位移和变形信息的提取，具有全场测量、非接触和无损、精度高不受视场大小影响等优点。与其他光测力学方法(如云纹法、全息法)相比，该方法具有光路简单、试样处理简便和对测量环境要求低等优点。在热场和电磁场加载方面，由于微波具有似光性、穿透性和非电离性等特点，微波的辐射效应使得微波能够与物质之间进行耦合，从而使材料产热或发生变形，这将对材料的力学和热学性能产生重要影响。因此，在热处理腔体1中实现材料的力学加载，同时结合DIC方法，可开展材料在力、热、电磁等多个外场耦合作用下其热学特性，以及材料全场变形和破坏过程的在线实验进行研究。

本发明提供的材料性能测试装置中，在热处理腔体1的腔壁上开设两个位置相对的通孔(即第一通孔和第二通孔)，并将夹持装置3的第一夹持部31和第二夹持部32分别通过第一通孔和第二通孔穿过热处理腔体1的腔壁；这样，夹持装置3既可以夹持处于热处理腔体1内的待测材料，还能与处于热处理腔体1外的力学加载装置4的加载端接触连接。在热处理腔体1的腔壁上开设第三通孔，将第三通孔、光源5和待测材料设置在同一直线上，并将光源5的发射端正对待测材料；这样，光源5发出的光就能穿过第三通孔照射在待测材料上，达到对待测材料进行补光的目的，以在实验中看清待测材料并观察待测材料表面的散斑现象。在热处理腔体1的腔壁上开设第四通孔，将第四通孔、红外热像仪6的探测端和待测材料设置在同一直线上，并将红外热像仪6的探测端正对待测材料；这样，红外热像仪6就能通过第四通孔获得待测材料表面的温度场并进行采集。在热处理腔体1的腔壁上开设第五通孔，将第五通孔、相机7和待测材料设置在同一直线上，并将相机7的摄像头正对待测材料；这样，相机7就能通过第五通孔拍摄待测材料的散斑图像。

另外，在腔体本体11上设置腔口，利用拉门12堵住该腔口，并将拉门12与腔体本体11可拆卸连接；这样，当需要将待测材料拿出或放进腔体本体11时，可以打开拉门12，从腔体本体11的腔口处将待测材料拿出或放进腔体本体11，当将待测材料放置在热处理腔体1内部进行实验时，拉门12还能降腔体本体11的腔口密封，以尽量防止微波从腔体本体11的腔口处泄露。

因此，本发明提供的材料性能测试装置，能够对待测材料在力、热、电磁多场耦合作用下的温度场和散斑图像进行采集，进而，获得其热学特性，以及材料全场变形和破坏过程。

有关本实施例二的技术方案的具体结构以及技术效果如下：

优选的，将微波源2与热处理腔体1采用分体式结构设计，即将微波源2及其控制系统与热处理腔体1分开，并利用波导8将两者连接起来；波导8能够将微波源2产生的微波馈入热处理腔体1中，波导8的形状可以依据不同的空间尺寸进行合理选择，以满足不同的工况需求。

为了便于调节热处理腔体1内的微波，在热处理腔体1内还设置有活塞13，并在活塞13上连接有活塞杆；热处理腔体1可设置为长方体空心结构，并在热处理腔体1的左右两个腔壁上均开设开口。微波源2通过处于右侧的开口于热处理腔体1连通，活塞13与热处理腔体1的内壁滑动连接，且活塞杆与处于热处理腔体1的左侧的开口滑动配合；这样，当需要研究待测材料在电场以及力和热的作用下的材料特性，就可以推拉活塞杆来实现活塞13在热处理腔体1内的滑动，以调节热处理腔体1内的微波，使得相位相差半个周期并交替分布的微波电场和磁场在待测材料的位置处电场场强最大而磁场场强为零；当需要研究待测材料在磁场以及力和热的作用下的材料特性，就可以推拉活塞杆来实现活塞13在热处理腔体1内的滑动，以调节热处理腔体1内的微波，使得相位相差半个周期并交替分布的微波电场和磁场在待测材料的位置处磁场场强最大而电场场强为零；当需要研究待测材料在电场、磁场以及力和热的作用下的材料特性，就可以推拉活塞杆来实现活塞13在热处理腔体1内的滑动，以调节热处理腔体1内的微波，使得相位相差半个周期并交替分布的微波电场和磁场在待测材料的位置处既存在电场又存在磁场。此外，将活塞13与热处理腔体1的内壁密封设置，以防止热处理腔体1内的微波从活塞13与热处理腔体1的连接处泄露出来。

在实际调节微波时，打开拉门12，在热处理腔体1内与待测材料处于同一竖直面的位置铺设一层洗水后的变色硅胶颗粒(显蓝色)，记录初始颜色；然后关闭拉门12，调节活塞13位置并打开微波源2，处理一分钟后关闭微波源2，打开拉门12，观察变色硅胶颜色的变化，颜色越红表明该位置电场强度越大，磁场强度越小。不断调整活塞13位置，直至变色硅胶所在位置处的微波电场强度最大，此时可开展待测材料在纯电场作用下的DIC实验；通过不断调整活塞13位置，直至变色硅胶所在位置处的微波电场强度最小，此时可开展待测材料在纯磁场作用下的DIC实验；同理，通过调节活塞13位置，直至变色硅胶所在位置处微波电场强度处于最大和最小之间，此时，可开展待测材料在电场和磁场的复合作用下的DIC实验。

参见图4，为了便于实现待测材料在不同温度场下的实验，在热处理腔体1内设置有保温结构件15，在该保温结构件15上开设有一个中心轴线为直线的贯穿通孔151和三个盲孔152，将贯穿通孔151分别与第一通孔和第二通孔连通，并将待测材料设置在贯穿通孔151内，以便有使得夹持装置3能够通过第一通孔和第二通孔后进入贯穿通孔151内夹持待测材料；为了使得光源5、红外热像仪6和相机7与待测材料之间的光线畅通无阻，将贯穿通孔151与三个盲孔152连通，将三个盲孔152分别于第三通孔、第四通孔和第五通孔连通。

进一步的，为了增强保温结构件15的保温作用，将保温结构件15设置为与热处理腔体1形状相同的长方体结构，同时，将保温结构件15的顶面、地面、前面和后面均与热处理腔体1的内壁贴合接触；保温结构件15的左右两个侧面与热处理腔体1的左侧的腔壁之间留有一定的距离，可使得活塞13有滑动的空间。

为了尽可能地防止微波从热处理腔体1上的五个通孔处泄露，在五个通孔处均设置一个紫铜金属管16，并将紫铜金属管16与热处理腔体1之间密封设置；将紫铜金属管16的内径设置为大于对应的通孔的直径，这样，紫铜金属管16就不会阻挡由通孔出入的光线。

特别的，可以将紫铜金属管16的壁厚设置在5－10毫米之间。

为了便于调节加载在待测材料上的加载力的大小、时间和加载频率等，将力学加载装置4限定为材料力学试验机。

优选的，将第一通孔和第二通孔分别设置在热处理腔体1的上腔壁和下腔壁的中心位置，同时，将拉门12设置在热处理腔体1的前腔壁的中心位置，并将第三通孔、第四通孔和第五通孔均设置在热处理腔体1的拉门12上；这样，待测材料就可以设置在热处理腔体1的中心位置，更加符合需要，便于操作。

为了尽量减少热处理腔体1内的微波的泄露，将热处理腔体1采用不锈钢制造，并将活塞13和波导8均采用紫铜制造；为了防止夹持装置3被微波破坏，将夹持装置3采用刚玉制造(刚玉在300℃以下是基本不吸收微波的)；为了使得保温结构件15能够在保温的基础上不吸收微波，将保温结构件15采用多晶莫来石纤维制造。

实施例二

相应的，参见图5和图6，本实施例二提供了一种材料性能测试系统，其包括上述实施例一中涉及的材料性能测试装置(该材料性能测试装置的具体结构不再一一赘述)，还同时其还包括力学传感器41和计算机9；其中，所述力学传感器41设置在所述力学加载装置4上；所述计算机9分别与所述力学传感器41、所述红外热像仪6和所述相机7电连接。

显然，当力学加载装置4对待测材料提供拉力或压力时，设置在力学加载装置4上的力学传感器41就会感应到这一变化；力学传感器41感应到力学加载装置4的这一变化后，会想计算机9发送启动信号；计算机9收到力学传感器41发出的启动信号后，会向红外热像仪6和相机7发出启动指令，无需人工启动；红外热像仪6和相机7收到启动指令后，会开始工作，以获取待测材料的温度场信息和散斑图像；红外热像仪6获得的温度场信息以及相机7获得的散斑图像还能通过计算机9的显示屏显示出来，便于查看。

因此，本发明提供的材料性能测试系统，不但具有上述材料性能测试装置的所有优点，而且更加智能，便于查看待测材料的温度场信息以及相机7获得的散斑图像。

综上所述，本发明实施例公开了一种材料性能测试装置及材料性能测试系统，其克服了传统的力学性能测试设备的诸多技术缺陷。本发明实施例提供的材料性能测试装置及材料性能测试系统，能够对待测材料在力、热、电磁多场耦合作用下的温度场和散斑图像进行采集，进而，获得其热学特性，以及材料全场变形和破坏过程，智能性强，便于查看待测材料的温度场信息以及相机7获得的散斑图像。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种材料性能测试装置，其特征在于，包括热处理腔体、微波源、控制模块、夹持装置、力学加载装置、光源、红外热像仪和相机；

其中，所述微波源与所述热处理腔体连接，所述微波源用于向所述热处理腔体的腔内提供微波；所述微波源与所述控制模块电连接；所述热处理腔体上开设有五个通孔，所述通孔包括第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔和第五通孔；所述热处理腔体包括腔体本体和拉门；所述腔体本体上开设有腔口，所述拉门设置在所述腔体本体的腔口处，且所述拉门与所述腔体本体可拆卸连接，所述拉门用于密封所述腔口；

所述夹持装置包括第一夹持部和第二夹持部，待测材料被夹持在所述第一夹持部和所述第二夹持部之间；所述第一夹持部和所述第二夹持部分别与所述第一通孔和所述第二通孔配合，所述第一通孔正对所述第二通孔；所述第一夹持部和所述第二夹持部位于所述热处理腔体外的一端分别与所述力学加载装置的两个力学加载端连接，所述力学加载装置的两个力学加载端分别用于给所述第一夹持部和所述第二夹持部提供对所述待测材料的加载力；

所述光源、所述第三通孔和所述待测材料位于同一直线上，且所述光源的发射端正对所述待测材料；所述红外热像仪上的红外探测器、所述第四通孔和所述待测材料位于同一直线上，且所述红外探测器的探测端正对所述待测材料；所述相机、所述第五通孔和所述待测材料位于同一直线上，所述相机的摄像头正对所述待测材料。

2.根据权利要求1所述的材料性能测试装置，其特征在于，还包括波导；所述波导的两端分别与所述热处理腔体和所述微波源连接。

3.根据权利要求2所述的材料性能测试装置，其特征在于，所述热处理腔体内还设置有活塞，所述活塞上还连接有活塞杆；所述活塞与所述热处理腔体的内壁密封设置，且所述活塞还与所述热处理腔体的内壁滑动连接；所述微波源发出的微波中电场和磁场交替分布，且所述电场与所述磁场的相位相差半个周期；

所述热处理腔体为长方体空心结构；所述热处理腔体的左右两个腔壁上均设置有开口，所述微波源通过处于右侧的所述开口与所述热处理腔体连通，所述活塞杆与处于左侧的所述开口滑动配合。

4.根据权利要求3所述的材料性能测试装置，其特征在于，所述热处理腔体内设置有保温结构件，所述保温结构件上开设有一个贯穿通孔和三个盲孔；所述贯穿通孔和三个所述盲孔的中心轴线均为直线，且三个所述盲孔的一端均与所述贯穿通孔连通；所述贯穿通孔分别与所述第一通孔和所述第二通孔连通，且所述待测材料位于所述贯穿通孔内；三个所述盲孔分别与所述第三通孔、所述第四通孔和所述第五通孔连通。

5.根据权利要求4所述的材料性能测试装置，其特征在于，所述保温结构件为长方体结构件；所述保温结构件的顶面、底面、前面和后面均与所述热处理腔体的内壁贴合接触。

6.根据权利要求1－5任一项所述的材料性能测试装置，其特征在于，所述热处理腔体上的五个通孔处均分别连接有一根紫铜金属管；五个所述通孔的直径分别小于对应的所述紫铜金属管的内径，且五个所述通孔的边缘均位于对应的所述紫铜金属管的管内；所述紫铜金属管与所述热处理腔体之间密封设置；五个所述紫铜金属管的壁厚均在5－10毫米之间。

7.根据权利要求1－5任一项所述的材料性能测试装置，其特征在于，所述力学加载装置为材料力学试验机。

8.根据权利要求3－5任一项所述的材料性能测试装置，其特征在于，所述第一通孔和所述第二通孔分别设置在所述热处理腔体的上腔壁和下腔壁的中心位置；所述拉门设置在所述热处理腔体的前腔壁的中心位置；所述第三通孔、所述第四通孔和所述第五通孔均设置在所述热处理腔体的拉门上。

9.根据权利要求4或5所述的材料性能测试装置，其特征在于，所述热处理腔体为不锈钢结构件；所述活塞和所述波导均为紫铜结构件；所述夹持装置为刚玉结构件；所述保温结构件为多晶莫来石纤维结构件。

10.一种材料性能测试系统，其特征在于，包括如权利要求1－9任一项所述的材料性能测试系统，还包括力学传感器和计算机；

其中，所述力学传感器设置在所述力学加载装置上；所述计算机分别与所述力学传感器、所述红外热像仪和所述相机电连接。