CN112051167B - 高/低温复杂氛围环境加载装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高/低温复杂氛围环境加载装置，属于材料高低温力学性能测试领域。包括真空/惰性氛围环境构建单元、高温环境构建单元和低温环境构建单元，真空/惰性氛围环境构建单元通过基座与外部安装平台刚性连接，通过滚轮与外部导轨配合，实现装置整体沿导轨方向上的自由移动；高温环境构建单元通过连接棒与前、后固定组件连接；低温环境构建单元通过冷媒管Ⅰ~Ⅳ与前、后固定组件连接。优点在于：可灵活集成各种高分辨率原位成像设备，实现对被测材料试样表面宏微观形貌的原位监测；可集成一种或多种力学加载设备，实现对被测材料试样单一及复合载荷的加载；可集成真空/惰性氛围组件，实现真空/惰性氛围环境的构建。

Description

高/低温复杂氛围环境加载装置
技术领域
本发明涉及一种高/低温复杂氛围环境加载装置，属于精密仪器领域，特别涉及材料服役性能与物性测试。该装置可实现真空/氛围下高低温环境的构建，通过集成高分辨率原位成像设备及各种静动态力学加载设备，可建立材料在高低温及复杂静动态机械载荷耦合下表面宏微观形貌演化与力学性能退化之间的关联，为深入研究材料高低温及复杂静动态机械载荷耦合下的服役性能、评估材料服役安全性提供了一种可行性技术手段。
背景技术
高低温及复杂机械载荷耦合作用是材料常见的服役工况。在航空航天及汽车制造等领域，发动机涡轮叶片（镍基高温合金）、高压压气机叶片（钛合金）、发动机活塞（硅铝合金）等常工作在高温及复杂应力状态，飞机机翼材料常工作在低温及复杂应力状态，高低温与复杂应力耦合作用导致的材料失效频繁发生。研究表明，高低温与复杂应力耦合作用会导致材料的服役寿命大大降低，但相关失效机制尚不明确，深入的研究工作亟需进行。
开展高低温下材料力学性能测试是获取其高低温服役性能，研究其失效机制的最直接手段，但该工作高度依赖与之匹配的高低温力热耦合测试装置及测试方法。现有的商业化温度加载装置发展比较成熟，常见有感应式加热器、商业化马弗炉、卤素灯加热器、液氮制冷腔、高低温环境箱等，但上述装置往往结构固定、集成性较差，难以集成多种力学加载设备，难以开展复杂载荷下的测试试验；并且，上述温度加载装置功能比较单一、温度范围窄，难以实现宽温域下的力学性能测试；进一步的，上述装置难以构建真空或惰性气体氛围。
为了实现对各类结构及功能材料微观尺度力学性能的表征及变形损伤机制的研究，原位力学测试技术迅猛发展，辅以一种或多种原位成像设备进行的力学性能测试成为一种新兴的测试手段。例如，在疲劳试验中结合红外热成像技术及显微成像技术可有效定位疲劳裂纹萌生部位、监测疲劳试验过程中试样表面微观形貌变化。然而，现有温度加载装置（高温疲劳试验机、蠕变试验机等）受内部结构及试样夹具位置限制，尚难以与各类原位成像设备集成。
综上所述，考虑到开展材料在复杂应力下原位测试的必要性，用于材料力学性能测试的温度加载装置尚需拓展与多种力学加载设备及原位监测设备的通用集成性。因此，本发明面向材料高低温复杂载荷微观力学性能测试的重大需求，提出一种高/低温复杂氛围环境加载装置，对深入研究材料高温低环境下的服役性能、评估材料高低温环境下的服役安全性意义重大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高/低温复杂氛围环境加载装置，解决了现有技术存在的空间兼容性差、温度加载范围窄、难以实现原位监测等问题。装置由真空/惰性氛围环境构建单元、高温环境构建单元、低温环境构建单元组成。本发明采用环形均布式硅钼棒辐射加热实现高温环境的构建，采用循环冷介质辐射制冷实现低温环境的构建，并通过热电偶组件实现温度实时测量与反馈。该装置的前、后侧设置原位观测视窗，可灵活集成各种高分辨率原位成像设备，实现对被测材料试样表面宏微观形貌的原位监测；装置的上、下、左、右侧设置力学加载端口，可集成一种或多种力学加载设备，实现对被测材料试样单一及复合载荷的加载；该装置还可集成真空/惰性氛围组件，实现真空/惰性氛围环境的构建。本发明机械单元主体的长、宽和高分别为384mm、341 mm和468 mm。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
高/低温复杂氛围环境加载装置，包括真空/惰性氛围环境构建单元1、高温环境构建单元2和低温环境构建单元3，其中真空/惰性氛围环境构建单元1通过基座105与外部安装平台刚性连接，通过滚轮104与外部导轨配合，实现装置整体沿导轨方向上的自由移动；高温环境构建单元2通过连接棒201与前固定组件103、后固定组件119刚性连接；低温环境构建单元3通过冷媒管Ⅰ301、冷媒管Ⅱ302、冷媒管Ⅲ305、冷媒管Ⅳ306与前固定组件103、后固定组件119刚性连接。
所述的真空/惰性氛围环境构建单元1的上、下、左、右侧均设置力学加载端口，高温环境构建单元2、低温环境构建单元3中均设置有与之对应的力学加载端口——左力学加载端口B 1、右力学加载端口B 2、上力学加载端口B 3、下力学加载端口B 4，与外部的静动态力学加载装置集成使用，实现对被测材料试样的单一及复合机械载荷加载；真空/惰性氛围环境构建单元1的前、后侧均设置原位观测口，高温环境构建单元2、低温环境构建单元3中均设置有与之对应的前原位观测口A 1、后原位观测口A 2，灵活集成各种高分辨率原位成像设备，实现对被测材料试样表面宏微形貌的原位监测；真空/惰性氛围环境构建单元1中设置三个热电偶集成口，高温环境构建单元2、低温环境构建单元3中均设置有与之对应的热电偶集成口C，集成三组热电偶组件，实现对被测材料试样温度的实时监测与反馈；真空/惰性氛围环境构建单元1中设置激光测振仪/声发射集成口124，高温环境构建单元2、低温环境构建单元3中均设置有与之对应的激光测振仪/声发射集成口D，集成激光测振仪及声发射装置，实现对被测材料试样振动位移及内部裂纹信息的精确测量与表征；真空/惰性氛围环境构建单元1中设置引伸计集成口，高温环境构建单元2、低温环境构建单元3中均设置有与之对应的引伸计集成口E，集成引伸计，实现对被测材料试样应变的精确测量。
所述的真空/惰性氛围环境构建单元1上、下力学加载端口之间的距离，及上波纹管115、刚性套筒108及上力学加载端口B 3、下力学加载端口B 4的尺寸与商业化超声疲劳测试设备相配合，保证超声疲劳试样的标距中点位于原位观测口中间位置。
所述的真空/惰性氛围环境构建单元1前侧及后侧分别设置两个前固定组件103及两个后固定组件119，四个固定组件由高温环境构建单元2与低温环境构建单元3共用，其中高温环境构建单元2通过连接棒201与前固定组件103、后固定组件119连接；低温环境构建单元3通过冷媒管Ⅰ301、冷媒管Ⅱ302、冷媒管Ⅲ305、冷媒管Ⅳ306与前固定组件103、后固定组件119连接，使得高温环境构建单元2、低温环境构建单元3安装、拆卸及相互替换十分便捷。
所述的真空/惰性氛围环境构建单元1为前后开合式，腔门114通过铰链127与真空/氛围腔体128连接，锁紧器101通过螺钉与真空/氛围腔体128刚性连接；上波纹管115、刚性套筒108、左波纹管102、右波纹管113分别通过螺钉与真空/氛围腔体128的上、下、左、右侧力学加载端口刚性连接；前固定组件103、后固定组件119通过螺钉分别与腔门114、真空/氛围腔体128刚性连接；热电偶组件Ⅰ107、热电偶组件Ⅱ116、热电偶组件Ⅲ123通过螺钉与真空/惰性氛围环境构建单元1上的热电偶集成口刚性连接，实现对被测材料试样温度的实时监测与反馈；法兰131与真空/氛围腔体128后侧上方的引伸计集成口刚性连接，隔热组件130与法兰131刚性连接，引伸计固定架129焊接在真空/氛围腔体128后侧右上方；真空抽气口132设置在真空/氛围腔体128的后侧左上方；前部原位观测视窗117、后部原位观测视窗121通过螺钉分别与腔门114、真空/氛围腔体128；真空规管120固定于真空/氛围腔体128左侧，实现对真空/惰性氛围环境构建单元1内的真空度进行实时监测。
所述的隔热组件130包含高温合金板13001及高温合金棒13002，通过螺母与法兰131刚性连接；高温合金板13001共四片，其中部设置通孔、两侧设置对称的长条孔；高温合金板13001间隔15 cm均布，通过中部通孔与高温合金棒13002刚性连接。
所述的高温环境构建单元2上侧的力学加载端口中设置可更换组件205，根据实际试验需求更换为高温三点弯曲夹具/高温四点弯曲夹具/高温压缩夹具/氧化铝纤维块。
所述的低温环境构建单元3中，前制冷腔体303、后制冷腔体304内部有八块竖直布置的不锈钢立板。
所述的前部原位观测视窗117与竖直方向呈2°倾斜角，后部原位观测视窗121为蓝色钴玻璃材质。
本发明的有益效果在于：
（1）采用模块化设计思路：本发明包括真空/惰性氛围环境构建单元、高温环境构建单元及低温环境构建单元，高温环境构建单元与低温环境单元可替换使用，且拆卸及安装非常便捷。
（2）集成性好：本发明的真空/惰性氛围环境构建单元、高温环境构建单元及低温环境构建单元上均设置有原位观测口、力学加载端口、热电偶集成口、激光测振仪/声发射集成口、引伸计集成口，可灵活集成一种或多种原位成像设备、力学加载设备，可进行多种载荷形式的原位测试试验；可集成热电偶，实现对被测材料试样温度的实时监测与反馈；可集成激光测振仪/声发射设备，实现对被测材料试样振动位移及内部裂纹信息的精确测量与表征；可集成高温引伸计，实现对被测材料试样应变的精确测量。
（3）温度范围广：本发明通过高温环境构建单元与低温环境单元的替换使用，可构建-70℃~1200℃的温度范围，试验温域广。
（4）可构建真空或惰性氛围：本发明的真空/惰性氛围环境构建单元上设置有真空抽气孔，连接外部真空抽气系统或惰性气体系统，可构建真空或惰性气体环境，防止被测材料试样表面发生氧化。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明的真空/惰性氛围环境构建单元、高温环境构建单元剖视图；
图2为本发明的真空/惰性氛围环境构建单元、低温环境构建单元剖视图；
图3为本发明的真空/惰性氛围环境构建单元主视图；
图4为本发明的真空/惰性氛围环境构建单元后视图；
图5为本发明的隔热组件结构示意图；
图 6为本发明的高温合金板结构示意图；
图 7为本发明的高温环境构建单元结构示意图；
图 8为本发明的高温环境构建单元爆炸图；
图 9为本发明的低温环境构建单元结构示意图；
图 10为本发明的低温环境构建单元爆炸图；
图 11为本发明的高温环境构建单元、低温环境构建单元相互替换示意图；
图 12为本发明的低温环境构建单元冷介质循环示意图；
图 13为本发明的前制冷腔体内部结构示意图；
图 14为本发明的前原位观测口结构示意图。
图中：1、真空/惰性氛围环境构建单元；2、高温环境构建单元；3、低温环境构建单元；101、锁紧器；102、左波纹管；103、前固定组件；104、滚轮；105、基座；106、前航空接头；107、热电偶组件Ⅰ；108、刚性套筒；109、腔门冷却液入口；110、固定架；111、腔体右侧冷却液入口；112、腔体右侧冷却液出口；113、右波纹管；114、腔门；115、上波纹管；116、热电偶组件Ⅱ；117、前部原位观测视窗；118、腔门冷却液出口；119、后固定组件；120、真空规管；121、后部原位观测视窗；122、后航空接头；123、热电偶组件Ⅲ；124、激光测振仪/声发射集成口；125、腔体左侧冷却液入口；126、腔体左侧冷却液出口；127、铰链；128、真空/氛围腔体；129、引伸计固定架；130、隔热组件；131、法兰；132、真空抽气口；13001、高温合金板；13002、高温合金棒；201、连接棒；202、硅钼棒；203、电接头；204、后高温炉体；205、可更换组件；206、前高温炉体；207、直角连接板；301、冷媒管Ⅰ；302、冷媒管Ⅱ；303、前制冷腔体；304、后制冷腔体；305、冷媒管Ⅲ；306、冷媒管Ⅳ。A 1、前原位观测口；A 2、后原位观测口；B 1、左力学加载端口；B 2、右力学加载端口；B 3、上力学加载端口；B 4、下力学加载端口；C、热电偶集成口；D、激光测振仪/声发射集成口；E、引伸计集成口。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。
参见图1至图14所示，本发明的高/低温复杂氛围环境加载装置，采用环形均布式硅钼棒辐射加热实现高温环境（RT~1200℃）的构建，采用循环冷介质辐射制冷实现低温环境（-70℃~RT）的构建，并通过热电偶组件实现温度实时测量与反馈。该装置的前、后侧设置原位观测视窗，可灵活集成各种高分辨率原位成像设备，实现对被测材料试样表面宏微观形貌的原位监测；装置的上、下、左、右侧设置力学加载端口，可集成一种或多种力学加载设备，实现对被测材料试样单一及复合载荷的加载；该装置还可集成真空/惰性氛围组件，实现真空/惰性氛围环境的构建。本发明提出的一种高/低温复杂氛围环境加载装置，为高低温及单一/复合载荷下材料力学性能的原位测试提供了一种可行性技术手段。本发明包括真空/惰性氛围环境构建单元1、高温环境构建单元2和低温环境构建单元3，其中真空/惰性氛围环境构建单元1通过基座105与外部安装平台刚性连接，通过滚轮104与外部导轨配合，可实现装置整体沿导轨方向上的自由移动；高温环境构建单元2通过连接棒201与前固定组件103、后固定组件119刚性连接；低温环境构建单元3通过冷媒管Ⅰ301、冷媒管Ⅱ302、冷媒管Ⅲ305、冷媒管Ⅳ306与前固定组件103、后固定组件119刚性连接。
参见图3、图4所示，本发明的真空/惰性氛围环境构建单元1包括锁紧器101、左波纹管102、前固定组件103、滚轮104、基座105、前航空接头106、热电偶组件Ⅰ107、刚性套筒108、腔门冷却液入口109、固定架110、腔体右侧冷却液入口111、腔体右侧冷却液出口112、右波纹管113、腔门114、上波纹管115、热电偶组件Ⅱ116、前部原位观测视窗117、腔门冷却液出口118、后固定组件119、真空规管120、后部原位观测视窗121、后航空接头122、热电偶组件Ⅲ123、激光测振仪/声发射集成口124、腔体左侧冷却液入口125、腔体左侧冷却液出口126、铰链127、真空/氛围腔体128、引伸计固定架129、隔热组件130、高温合金板13001、高温合金棒13002、法兰131、真空抽气口132，通过真空抽气口132连接外部真空抽气系统或惰性气体系统，可构建真空或惰性气体环境。真空/惰性氛围环境构建单元1为前后开合式，腔门114通过铰链127与真空/氛围腔体128连接，锁紧器101通过螺钉与真空/氛围腔体128刚性连接，腔门114最大开合角为90°；上波纹管115、刚性套筒108、左波纹管102、右波纹管113分别通过螺钉与真空/氛围腔体128的上、下、左、右侧力学加载端口刚性连接；前固定组件103、后固定组件119通过螺钉分别与腔门114、真空/氛围腔体128刚性连接；热电偶组件Ⅰ107、热电偶组件Ⅱ116、热电偶组件Ⅲ123通过螺钉与真空/惰性氛围环境构建单元1上的热电偶集成口刚性连接，用于实现对被测材料试样温度的实时监测与反馈；法兰131通过螺钉与真空/氛围腔体128后侧上方的引伸计集成口刚性连接，隔热组件130通过端部螺纹与法兰131刚性连接，引伸计固定架129焊接在真空/氛围腔体128后侧右上方；真空抽气口132设置在真空/氛围腔体128的后侧左上方；腔体左侧冷却液入口125、腔体左侧冷却液出口126通过螺纹固定在真空/氛围腔体128左侧，接入外部水循环设备实现对真空/氛围腔体128左侧的制冷；腔体右侧冷却液入口111、腔体右侧冷却液出口112通过螺纹固定在真空/氛围腔体128右侧，接入外部水循环设备实现对真空/氛围腔体128右侧的制冷；腔门冷却液入口109、腔门冷却液出口118通过螺纹固定在腔门114上，接入外部水循环设备实现对腔门114的制冷；前部原位观测视窗117、后部原位观测视窗121通过螺钉分别与腔门114、真空/氛围腔体128；真空规管120通过螺钉固定于真空/氛围腔体128左侧，用于实现对真空/惰性氛围环境构建单元1内的真空度进行实时监测；基座105焊接在真空/氛围腔体128下端，固定架110通过螺钉与基座105刚性连接，滚轮104通过螺钉与固定架110刚性连接；前航空接头106、后航空接头122通过螺钉分别与腔门114、真空/氛围腔体128刚性连接。
参见图7所示，本发明的高温环境构建单元2包括连接棒201、硅钼棒202、电接头203、后高温炉体204、可更换组件205、前高温炉体206、直角连接板207，高温炉体为前后开合式，其中，前高温炉体206通过连接棒201与前固定组件103连接以固定于腔门114上，后高温炉体204通过连接棒201与后固定组件119连接以固定于真空/氛围腔体128上；八根硅钼棒202在后高温炉体204、前高温炉体206中呈环形均布以构建稳定的高温环境（RT~1200℃）。电接头203固定于硅钼棒202端部；后高温炉体204、前高温炉体206内部为氧化铝纤维板，外部包裹高温合金板，直角连接板207焊接在后高温炉体204、前高温炉体206的高温合金外壳上，连接棒201焊接在直角连接板207上。
参见图9、图12所示，本发明的低温环境构建单元3包括冷媒管Ⅰ301、冷媒管Ⅱ302、前制冷腔体303、后制冷腔体304、冷媒管Ⅲ305、冷媒管Ⅳ306，制冷腔体为前后开合式，其中前制冷腔体303通过冷媒管Ⅰ301、冷媒管Ⅱ302与前固定组件103连接以固定于腔门114上，后制冷腔体304通过冷媒管Ⅲ305、冷媒管Ⅳ306与后固定组件119连接以固定于真空/氛围腔体128上；冷媒管Ⅱ302为冷介质入口，与外部制冷设备的冷介质出口相连，冷媒管Ⅲ305为冷介质出口，与外部制冷设备的冷介质入口相连，冷媒管Ⅰ301、冷媒管Ⅳ306通过软管连通，构成一个制冷回路以构建稳定的低温环境（-70℃~RT）。
参见图3、图4、图8、图10所示，本发明的真空/惰性氛围环境构建单元1的上、下、左、右侧均设置力学加载端口，高温环境构建单元2、低温环境构建单元3中均设置有与之对应的力学加载端口——左力学加载端口B 1、右力学加载端口B 2、上力学加载端口B 3、下力学加载端口B 4，与外部的静动态力学加载装置集成使用，实现对被测材料试样的单一及复合机械载荷加载；真空/惰性氛围环境构建单元1的前、后侧均设置原位观测口，高温环境构建单元2、低温环境构建单元3中均设置有与之对应的前原位观测口A 1、后原位观测口A 2，可灵活集成各种高分辨率原位成像设备，实现对被测材料试样表面宏微形貌的原位监测；真空/惰性氛围环境构建单元1中设置三个热电偶集成口，高温环境构建单元2、低温环境构建单元3中均设置有与之对应的热电偶集成口C，集成三组热电偶组件，实现对被测材料试样温度的实时监测与反馈；真空/惰性氛围环境构建单元1中设置激光测振仪/声发射集成口124，高温环境构建单元2、低温环境构建单元3中均设置有与之对应的激光测振仪/声发射集成口D，可集成激光测振仪及声发射装置，实现对被测材料试样振动位移及内部裂纹信息的精确测量与表征；真空/惰性氛围环境构建单元1中设置引伸计集成口，高温环境构建单元2、低温环境构建单元3中均设置有与之对应的引伸计集成口E，可集成引伸计，实现对被测材料试样应变的精确测量。本发明的真空/惰性氛围环境构建单元1上、下力学加载端口之间的距离、上波纹管115、刚性套筒108及上力学加载端口B 3、下力学加载端口B 4均经过特殊设计，可集成商业化超声疲劳测试设备，保证超声疲劳试样的标距中点位于原位观测口中间位置。
参见图3、图4、图7、图9所示，本发明的真空/惰性氛围环境构建单元1前侧及后侧分别设置两个前固定组件103及两个后固定组件119，上述四个固定组件由高温环境构建单元2与低温环境构建单元3共用，其中高温环境构建单元2通过连接棒201与前固定组件103、后固定组件119连接；低温环境构建单元3通过冷媒管Ⅰ301、冷媒管Ⅱ302、冷媒管Ⅲ305、冷媒管Ⅳ306与前固定组件103、后固定组件119连接，使得高温环境构建单元2、低温环境构建单元3安装、拆卸及相互替换十分便捷。
参见图5、图6所示，本发明的所述的隔热组件130包含高温合金板13001及高温合金棒13002，通过螺母与法兰131刚性连接。高温合金板13001共四片，其中部设置通孔、两侧设置对称的长条孔。高温合金板13001间隔15 cm均布，通过中部通孔与高温合金棒13002刚性连接，防止引伸计（外部设备）使用时受到高温环境的干扰，保证引伸计（外部设备）的测量精度。
参见图8所示，本发明的可更换组件205设置在高温环境构建单元2上侧的力学加载端口中，当可根据实际试验需求更换为高温三点弯曲夹具/高温四点弯曲夹具/高温压缩夹具/氧化铝纤维块等。
参见图13所示，本发明的低温环境构建单元3中，前制冷腔体303、后制冷腔体304内部有八块竖直布置的不锈钢立板，使得冷介质均匀、迅速充满整个制冷腔体，保证所构建低温环境的均匀及稳定。
参见图14所示，本发明的前部原位观测视窗117中，观测窗与竖直方向呈一定的倾斜角（2°），可有效避免“镜面成像效应”，保证原位成像设备的成像精度；后部原位观测视窗121为蓝色钴玻璃材质，可有效滤除杂光，提高成像清晰度。
以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高/低温复杂氛围环境加载装置，其特征在于：包括真空/惰性氛围环境构建单元（1）、高温环境构建单元（2）和低温环境构建单元（3），其中真空/惰性氛围环境构建单元（1）通过基座（105）与外部安装平台刚性连接，通过滚轮（104）与外部导轨配合，实现装置整体沿导轨方向上的自由移动；高温环境构建单元（2）通过连接棒（201）与前固定组件（103）、后固定组件（119）刚性连接；低温环境构建单元（3）通过冷媒管Ⅰ（301）、冷媒管Ⅱ（302）、冷媒管Ⅲ（305）、冷媒管Ⅳ（306）与前固定组件（103）、后固定组件（119）刚性连接；前固定组件（103）、后固定组件（119）分别设置在真空/惰性氛围环境构建单元（1）的前、后两侧；前固定组件（103）、后固定组件（119）由高温环境构建单元（2）与低温环境构建单元（3）共用，使得高温环境构建单元（2）、低温环境构建单元（3）安装、拆卸及相互替换十分便捷；
所述的真空/惰性氛围环境构建单元（1）的上、下、左、右侧均设置力学加载端口，高温环境构建单元（2）、低温环境构建单元（3）中均设置有与之对应的力学加载端口——左力学加载端口（B 1）、右力学加载端口（B 2）、上力学加载端口（B 3）、下力学加载端口（B 4），与外部的静动态力学加载装置集成使用，实现对被测材料试样的单一及复合机械载荷加载；真空/惰性氛围环境构建单元（1）的前、后侧均设置原位观测口，高温环境构建单元（2）、低温环境构建单元（3）中均设置有与之对应的前原位观测口（A 1）、后原位观测口（A 2），灵活集成各种高分辨率原位成像设备，实现对被测材料试样表面宏微形貌的原位监测；真空/惰性氛围环境构建单元（1）中设置三个热电偶集成口，高温环境构建单元（2）、低温环境构建单元（3）中均设置有与之对应的热电偶集成口（C），集成三组热电偶组件，实现对被测材料试样温度的实时监测与反馈；真空/惰性氛围环境构建单元（1）中设置激光测振仪/声发射集成口（124），高温环境构建单元（2）、低温环境构建单元（3）中均设置有与之对应的激光测振仪/声发射集成口（D），集成激光测振仪及声发射装置，实现对被测材料试样振动位移及内部裂纹信息的精确测量与表征；真空/惰性氛围环境构建单元（1）中设置引伸计集成口，高温环境构建单元（2）、低温环境构建单元（3）中均设置有与之对应的引伸计集成口（E），集成引伸计，实现对被测材料试样应变的精确测量。
2.根据权利要求1所述的高/低温复杂氛围环境加载装置，其特征在于：所述的真空/惰性氛围环境构建单元（1）前侧及后侧分别设置两个前固定组件（103）及两个后固定组件（119），四个固定组件由高温环境构建单元（2）与低温环境构建单元（3）共用。
3.根据权利要求1所述的高/低温复杂氛围环境加载装置，其特征在于：所述的真空/惰性氛围环境构建单元（1）为前后开合式，腔门（114）通过铰链（127）与真空/氛围腔体（128）连接，锁紧器（101）通过螺钉与真空/氛围腔体（128）刚性连接；上波纹管（115）、刚性套筒（108）、左波纹管（102）、右波纹管（113）分别通过螺钉与真空/氛围腔体（128）的上、下、左、右侧力学加载端口刚性连接；前固定组件（103）、后固定组件（119）通过螺钉分别与腔门（114）、真空/氛围腔体（128）刚性连接；热电偶组件Ⅰ（107）、热电偶组件Ⅱ（116）、热电偶组件Ⅲ（123）通过螺钉与真空/惰性氛围环境构建单元（1）上的热电偶集成口刚性连接，实现对被测材料试样温度的实时监测与反馈；法兰（131）与真空/氛围腔体（128）后侧上方的引伸计集成口刚性连接，隔热组件（130）与法兰（131）刚性连接，引伸计固定架（129）焊接在真空/氛围腔体（128）后侧右上方；真空抽气口（132）设置在真空/氛围腔体（128）的后侧左上方；前部原位观测视窗（117）、后部原位观测视窗（121）通过螺钉分别与腔门（114）、真空/氛围腔体（128）连接；真空规管（120）固定于真空/氛围腔体（128）左侧，实现对真空/惰性氛围环境构建单元（1）内的真空度进行实时监测。
4.根据权利要求3所述的高/低温复杂氛围环境加载装置，其特征在于：所述的真空/惰性氛围环境构建单元（1）上、下力学加载端口之间的距离，及上波纹管（115）、刚性套筒（108）及上力学加载端口（B 3）、下力学加载端口（B 4）的尺寸与商业化超声疲劳测试设备相配合，保证超声疲劳试样的标距中点位于原位观测口中间位置。
5.根据权利要求3所述的高/低温复杂氛围环境加载装置，其特征在于：所述的隔热组件（130）包含高温合金板（13001）及高温合金棒（13002），通过螺母与法兰（131）刚性连接；高温合金板（13001）共四片，其中部设置通孔、两侧设置对称的长条孔；高温合金板（13001）间隔15 cm均布，通过中部通孔与高温合金棒（13002）刚性连接。
6.根据权利要求1所述的高/低温复杂氛围环境加载装置，其特征在于：所述的高温环境构建单元（2）上侧的力学加载端口中设置可更换组件（205），根据实际试验需求更换为高温三点弯曲夹具/高温四点弯曲夹具/高温压缩夹具/氧化铝纤维块。
7.根据权利要求1所述的高/低温复杂氛围环境加载装置，其特征在于：所述的低温环境构建单元（3）中，前制冷腔体（303）、后制冷腔体（304）内部有八块竖直布置的不锈钢立板。
8.根据权利要求3所述的高/低温复杂氛围环境加载装置，其特征在于：所述的前部原位观测视窗（117）与竖直方向呈2°倾斜角，后部原位观测视窗（121）为蓝色钴玻璃材质。
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