CN112414862A - 一种蠕变性能测试装置 - Google Patents

一种蠕变性能测试装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112414862A
CN112414862A CN202011163424.1A CN202011163424A CN112414862A CN 112414862 A CN112414862 A CN 112414862A CN 202011163424 A CN202011163424 A CN 202011163424A CN 112414862 A CN112414862 A CN 112414862A
Authority
CN
China
Prior art keywords
creep
sample
furnace shell
rod
locking structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011163424.1A
Other languages
English (en)
Inventor
赵乃仁
李鹤
刘庆
李金国
周亦胄
孙晓峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Metal Research of CAS
Original Assignee
Institute of Metal Research of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Metal Research of CAS filed Critical Institute of Metal Research of CAS
Priority to CN202011163424.1A priority Critical patent/CN112414862A/zh
Publication of CN112414862A publication Critical patent/CN112414862A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/18—Performing tests at high or low temperatures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/02—Details
    • G01N3/04—Chucks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/02—Details
    • G01N3/06—Special adaptations of indicating or recording means
    • G01N3/068—Special adaptations of indicating or recording means with optical indicating or recording means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0001—Type of application of the stress
    • G01N2203/0003—Steady
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0016—Tensile or compressive
    • G01N2203/0017—Tensile
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/003—Generation of the force
    • G01N2203/005—Electromagnetic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058—Kind of property studied
    • G01N2203/0069—Fatigue, creep, strain-stress relations or elastic constants
    • G01N2203/0073—Fatigue
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/022—Environment of the test
    • G01N2203/0222—Temperature
    • G01N2203/0226—High temperature; Heating means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/04—Chucks, fixtures, jaws, holders or anvils
    • G01N2203/0423—Chucks, fixtures, jaws, holders or anvils using screws
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/0641—Indicating or recording means; Sensing means using optical, X-ray, ultraviolet, infrared or similar detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/067—Parameter measured for estimating the property
    • G01N2203/0682—Spatial dimension, e.g. length, area, angle

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本发明是关于一种蠕变性能测试装置，涉及材料力学性能测试技术领域。主要采用的技术方案为：所述蠕变性能测试装置包括蠕变试验机主机、夹具、引伸计、加热炉。其中，夹具安装在蠕变试验机主机上，用于夹持试样。引伸计用于测试试样的变形量。加热炉与蠕变试验机主机上的立柱连接。加热炉用于对试样进行加热。蠕变性能测试装置在进行蠕变性能测试时：试样、至少部分夹具、至少部分引伸计位于加热炉内。其中，加热炉的加热元件包括硅钼棒；夹具、引伸计的材质均为氮化硅。本发明主要用于提供一种蠕变性能测试装置，能在1000‑1600℃的试验温度下，测试试样的蠕变性能；且该蠕变性能测试装置的适用性好，成本低，保证了高温蠕变测试结果的准确性。

Description

一种蠕变性能测试装置
技术领域
本发明涉及一种材料力学性能测试技术领域，特别是涉及一种蠕变性能测试装置。
背景技术
蠕变是指材料在长时间恒温恒载荷作用下缓慢地产生塑性变形的现象。材料的蠕变性能直接影响到材料的使用寿命，因此，研究材料的蠕变性能，即研究材料的变形随温度、应力和时间的变化规律，对材料的应用具有非常重要的意义。
近年来，由于航空发动机热端等各种关键部位或部件对材料耐高温和使用寿命要求的逐步提高，大量使用环境温度超过1000℃的高温材料得到了广泛应用，这就要求必须对该材料使用温度下的蠕变行为有准确的了解和认识，使得这些材料能够在高温关键部位和结构中得到安全可靠地应用。因此，材料在超过1000℃高温下的蠕变性能试验和测试就尤为重要。
但是，现有蠕变试验机在1000-1600℃的高温下，几乎无法进行蠕变性能试验和检测。发明人发现：制约现有蠕变试验机难以进行高温试验检测的主要有如下三个因素：
(1)现有蠕变试验机的加热炉均采用电阻丝作为加热材料，其加热温度在1000℃以下。当温度超过1000℃以上时，电阻丝烧损严重，出现严重变形无法继续使用、炉丝熔断等现象，使用寿命大幅缩短。
(2)对于现有蠕变试验机夹持试样的夹具，普遍采用高温合金加工而成；其在较低温度下能够满足使用要求，但是试验温度在1000℃以上时，夹具在试验过程中会出现变形、脱扣、氧化、烧损、甚至断裂等失效现象。
(3)蠕变试验机采用引伸计测量记录变形，引伸计普遍采用高温合金加工而成；其在较低温度下能够较好地满足使用要求；如果试验温度在1000℃以上，引伸计在试验过程中会出现变形、氧化、烧损等现象。
上述三个因素中的任何一个出现问题，均会对试验结果造成严重影响，既浪费时间又增加了试验操作的次数，既影响试验测试结果的准确性，又增加试验周期，而且大幅增加试验成本。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种蠕变性能测试装置，主要目的在于提供一种测试温度可超过1000℃的蠕变性能测试装置。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
一方面，本发明的实施例提供一种蠕变性能测试装置，其中，所述蠕变性能测试装置包括：
蠕变试验机主机；
夹具，所述夹具安装在所述蠕变试验机主机上，用于夹持试样；
引伸计，所述引伸计用于测试试样的变形量；
加热炉，所述加热炉与蠕变试验机主机上的立柱连接；所述加热炉用于对试样进行加热；所述蠕变性能测试装置在进行蠕变性能测试时：所述试样、至少部分夹具、至少部分引伸计位于所述加热炉内；
其中，所述加热炉的加热元件包括硅钼棒；所述夹具的材质为氮化硅；所述引伸计的材质为氮化硅。
优选的，所述加热炉的炉壳包括：
外炉壳，所述外炉壳上开设有多个小孔；
内炉壳，所述内炉壳连接在所述外炉壳的内部，且所述外炉壳与内炉壳之间存在的间隙形成风道；
优选的，所述外炉壳的侧部和内炉壳的侧部之间的间隙为1-3cm；
优选的，所述外炉壳上的小孔呈蜂窝状；
优选的，所述外炉壳的材质为不锈钢；
优选的，所述内炉壳的材质为不锈钢。
优选的，所述内炉壳的内壁上依次铺设保温层、绝热层；优选的，所述保温层为硅酸铝保温棉；优选的，所述绝热层为高铝砖。
优选的，所述加热元件包括多个U型硅钼棒；其中，所述U型硅钼棒的下端及中部均位于所述内炉壳之内；所述U型硅钼棒的上端依次穿过绝热层、保温层、内炉壳位于内炉壳的外顶部和外炉壳的内顶部之间的间隙中；优选的，优选的，所述U型硅钼棒的上端的在靠近内炉壳的外顶部的位置处安装有定位螺母，以使U型硅钼棒与所述内炉壳的外顶部固定；优选的，所述U型硅钼棒的上端部或上端的近端部设有接线卡子，以通过连接线与电源连通。
优选的，所述加热炉是由两个半圆筒状炉体组成的对开式圆筒炉体结构；其中，两个所述半圆筒状炉体的一侧通过固定板与蠕变试验机主机的立柱连接；其中一个半圆筒状炉体的另一侧与另一个半圆筒状炉体的另一侧通过对开锁止结构以可拆卸的方式连接。
优选的，所述夹具包括：
第一夹具，所述第一夹具包括第一拉杆和第一接头；其中，所述第一拉杆的上端与蠕变试验机主机的上拉伸端通过螺纹连接；所述第一接头的上端与所述第一拉杆的下端通过螺纹连接；
第二夹具，所述第二夹具包括第二拉杆和第二接头；其中，所述第二拉杆的下端与蠕变试验机主机的下拉伸端通过螺纹连接；所述第二接头的下端与所述第二拉杆的上端通过螺纹连接；
其中，试样具有相对设置的第一端和第二端；所述第一端为第一连接端、第二端为第二连接端；所述试样的第一连接端用于连接所述第一接头的下端；所述试样的第二连接端用于连接所述第二接头的上端；
优选的，所述第一接头的下端设置有用于与试样的第一连接端配合的内螺纹孔；所述第二接头的上端设置有用于与试样的第二连接端配合的内螺纹孔。
优选的，所述引伸计包括：
第一卡环结构，所述第一卡环结构包括第一卡环；其中，所述第一卡环用于套接在试样的第一位置处；其中，第一位置处为位于试样的靠近第一连接端的位置处，且第一位置处设有第一凸肩；
第二卡环结构，所述第二卡环结构包括第二卡环；其中，所述第二卡环用于套接在试样的第二位置处；其中，第二位置处为位于试样的靠近第二连接端的位置处，且第二位置处设有第二凸肩。
优选的，所述第一卡环是由两个半卡环对接而成；所述第一卡环结构还包括第一锁紧结构，所述第一锁紧结构用于紧固第一卡环；优选的，所述第一锁紧结构为套设于所述第一卡环之外的环形结构；和/或
所述第二卡环是由两个半卡环对接而成；所述第二卡环结构还包括第二锁紧结构，所述第二锁紧结构用于紧固第二卡环；优选的，所述第二锁紧结构为套设于所述第二卡环之外的环形结构。
优选的，所述引伸计还包括：
第一引伸杆，所述第一引伸杆的上端与所述第一卡环连接；所述第一引伸杆的下端通过第一锁紧结构连接在滑道结构上；
第二引伸杆，所述第二引伸杆的上端与所述第二卡环连接，所述第二引伸杆的下端通过第二锁紧结构连接在滑道结构上；
位置调整机构，所述位置调整机构用于调整光栅尺的设定测量范围；其中，所述第一锁紧结构与所述位置调整机构连接；所述光栅尺夹在所述第二锁紧结构上，且所述光栅尺的上端探头抵接所述位置调整机构的下端；
优选的，所述第一锁紧结构包括：第一弹簧结构、第二弹簧结构、紧固结构；其中，第一弹簧结构、第二弹簧结构相对设置；所述紧固结构具有第一部分和第二部分；其中，第一部分和第二部分之间形成凹部，所述凹部用于容置、紧固所述第一引伸杆的下端；所述第一部分上设置有轴承导向结构，所述轴承导向结构与所述滑道结构滑动连接；所述第二部分与第一弹簧结构、第二弹簧结构平行；所述第二部分套设于导杆上，所述导杆的一端与所述第一弹簧结构的一端连接，所述导杆的另一端与所述第二弹簧结构的一端连接；
优选的，所述紧固结构与所述第一引伸杆的数量一致，且一一对应连接；进一步优选的，所述第一引伸杆为两个；
优选的，所述第二锁紧结构与第一锁紧结构的结构一致，且所述第二锁紧结构位于所述第一锁紧结构的下方；
优选的，所述第一锁紧结构中的紧固结构的第二部分与所述位置调整机构连接；所述第二锁紧结构中的紧固结构的第二部分用于夹紧光栅尺。
优选的，所述蠕变性能测试装置包括：
加热温控系统，所述加热温控系统与所述加热炉连接，用于控制所述加热炉的加热温度；
力值加载及控制系统，所述力值加载及控制系统用于控制夹具对试样施加的力值；
变形测量及记录系统，所述变形测量及记录系统与所述引伸计连接，用于测量、记录试样的变形数据；
主控制系统，所述主控制系统与所述加热温控系统、所述力值加载及控制系统、变形测量及记录系统连接。
与现有技术相比，本发明的蠕变性能测试装置至少具有下列有益效果：
本发明实施例提供的蠕变性能测试装置，通过采用硅钼棒作为加热炉的加热元件、选用氮化硅材料作为制备夹具的材料、选用氮化硅材料作为制备引伸计的材料；这三方面改进的协同作用使本发明实施例提供的蠕变性能测试装置能在1000-1600℃的试验温度下，测试试样的蠕变性能；同时，其适用性好，成本低，保证了高温蠕变测试结果的准确性。
进一步地，本发明实施例提供的蠕变性能测试装置，通过对加热炉进行如下设计：加热炉为对开式圆筒炉体结构，通过固定板固定在蠕变试验主机的一个立柱上；炉壳采用双层设计，包括外炉壳和内炉壳，外炉壳和内炉壳之间的间隙形成风道，使表面温度接近室温；采用硅钼棒作为加热元件；加热炉采用内绝热层、外保温层的双层保温结构，内层的耐热层采用高铝砖，外层的保温层采用硅酸铝保温棉。两个半圆筒状炉体合在一起，由对开锁止挂钩紧固成一个对开式圆筒炉体结构。通过上述设计，一方面能确保加热炉内部的保温性能，能确保加热炉的高温性能，另一方面能确保加热炉的外炉壳的温度接近室温。
进一步地，本发明实施例提供的蠕变性能测试装置，通过采用第一拉杆配合第一接头作为第一夹具(即，上夹具)、第二拉杆配合第二接头作为第二夹具(即，下夹具)；这样，将第一拉杆、第二拉杆设置为通用尺寸，便于互换使用(上下互换、试验机之间互换)；将第一接头、第二接头的内螺纹设置为几种不同规格尺寸，以适应不同尺寸的试样，更加方便实用。
进一步地，本发明实施例提供的蠕变性能测试装置首次提出将引伸计的第一卡环(即，上卡环)、第二卡环(即，下卡环)均设置成两个半卡环结构，而这两个半卡环结构对接在一起为卡环，最后采用锁紧结构锁紧即可；上述的设计方法，使得引伸计与试样的连接、拆卸更灵活方便。
综上，本发明实施例提供一种蠕变性能测试装置，该蠕变性能测试装置的测试温度可达1000℃以上，优选可达1600℃；该高温蠕变性能测试装置的适用性好，成本低，确保了高温蠕变试验结果的准确性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的实施例提供的一种蠕变性能测试装置的结构示意图；
图2是图1所示结构中的A处的放大图；
图3是本发明的实施例提供的一种测试原理示意图；
图4是本发明的实施例提供的一种加热炉的结构示意图；
图5是本发明的实施例提供的一种夹具的结构示意图；
图6是本发明的实施例提供的一种引伸计的结构示意图；
图7是本发明的实施例提供的第一卡环的主视图；
图8是本发明的实施例提供的第一卡环的俯视图；
图9是试样的结构示意图；
图10是本发明的实施例提供的蠕变性能测试装置中的引伸计、滑道结构、光栅尺的配合连接示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例提供一种蠕变性能测试装置，其中，所述蠕变性能测试装置包括：蠕变试验机主机1、夹具3、引伸计4、加热炉2。其中，夹具3安装在蠕变试验机主机1上(具体地，夹具3安装在蠕变试验机主机1上)，用于夹持试样5。引伸计4用于测试试样5的变形量(即，应变)。加热炉2与蠕变试验机主机1上的立柱连接。加热炉2用于对试样5进行加热。蠕变性能测试装置在进行蠕变性能测试时：试样5、至少部分夹具3、至少部分引伸计4位于加热炉2内。其中，加热炉2的加热元件包括硅钼棒21(硅钼棒的全称为：硅钼棒阻性电热元件)。夹具3、引伸计4的材质均为氮化硅。
本实施例提供的蠕变性能测试装置，一方面，采用硅钼棒作为加热炉的加热元件；在此，硅钼棒电热元件是以二硅化钼为基础制成的耐高温、抗氧化的电阻发热元件，在高温氧化性气氛或大气下使用时，表面生成一层光亮致密的石英(SiO2)玻璃膜，能够保护硅钼棒内层不再氧化，因此硅钼棒加热元件具有独特的高温抗氧化性，在氧化气氛或大气下，最高使用温度可达1800℃)；另一方面，选用氮化硅材料制备夹具，在此，采用氮化硅作为夹具材料，氮化硅材料具有热稳定性高、抗氧化能力强以及具有良好的化学稳定性，使用温度可达1600℃以上；再一方面，采用氮化硅作为引伸计材料，能够实时准确反映试样的变形量，使两侧的光栅尺测量值同步增加或减少，实现试样变形的准确测量。综上，上述三方面改进的协同作用使本实施例提供的蠕变性能测试装置能在1000-1600℃的试验温度下，测试出试样的蠕变性能。
如图3所示，蠕变试验机主机1为电子式蠕变试验机主机或机械式蠕变试验机主机。蠕变性能测试装置还包括：加热及控温系统、力值加载及控制系统、变形测量及记录系统、主控制系统(即，试验机主控制系统)。主控制系统控制加热及控温系统、力值加载及控制系统和变形测量及记录系统三个子系统。加热及控温系统包括变压器、温控表、热电偶等。加热及控温系统控制高温加热炉的加热功率大小实现升温及保温控制。力值加载及控制系统包括伺服电机、减速器、滚珠丝杠、负荷传感器等；力值加载及控制系统通过试验机的拉伸机构与夹具相关联。变形测量及记录系统包括光栅尺、A/D转换模块等。引伸计的测量数据通过变形测量及记录系统传输到主控制系统。
在此需要说明的是，本实施例及下述实施例提及的“蠕变试验机主机1”主要包括如下结构：上座、下座、连接在上座和下座之间的立柱、上座内设有杠杆系统、下座内设有自动加卸载系统及自动调平系统。
实施例2
较佳地，本实施例提供一种蠕变性能测试装置，如图1、图2及图4所示，在上一实施例的基础上，本实施例进一步对加热炉进行如下设计：
加热炉2的炉壳包括外炉壳221和内炉壳222；其中，外炉壳221上开设有多个小孔；所述外炉壳上的小孔呈蜂窝状。内炉壳222连接在外炉壳221的内部，且外炉壳221与内炉壳222之间存在的间隙形成风道；优选的，外炉壳221的侧部和内炉壳222的侧部之间的间隙为1-3cm。在此，本实施例通过将加热炉2的炉壳设计成内外两层(即，内炉壳222、外炉壳221)可以确保加热炉2的保温性能；同时，在外炉壳221上开设有多个小孔(多个小孔密布在外炉壳上)，使外炉壳221和内炉壳222之间存在间隙以形成风道，这样设置，能使外炉壳221的温度接近室温。
较佳地，外炉壳221、内炉壳222的材质为不锈钢。
较佳地，所述内炉壳222的内壁上依次铺设保温层23、绝热层24；优选的，所述保温层23为硅酸铝保温棉；优选的，所述绝热层24为高铝砖。
较佳地，加热元件包括多个U型硅钼棒21(优选6个U型硅钼棒)；其中，U型硅钼棒21的下端及中部均位于内炉壳222之内；U型硅钼棒21的上端依次穿过绝热层24、保温层23、内炉壳222，位于内炉壳222的外顶部和外炉壳221的内顶部之间的间隙中。优选的，所述U型硅钼棒21上端的在靠近内炉壳222的外顶部的位置处安装有定位螺母27，以使U型硅钼棒21与内炉壳222的外顶部固定。所述U型硅钼棒21的上端部或上端的近端部设有接线卡子28，以通过连接线29与电源连通。
较佳地，加热炉2是由两个半圆筒状炉体组成的对开式圆筒炉体结构。其中，两个半圆筒状炉体的一侧通过固定板与蠕变试验机主机1的立柱连接(具体地，两个半圆筒状炉体的一侧的上端连接有上固定板25、下端连接有下固定板26；上固定板25、下固定板26均套设在蠕变试验主机的一个立柱上)；其中一个半圆筒状炉体的另一侧与另一个半圆筒状炉体的另一侧通过对开锁止结构20以可拆卸的方式连接。
综上，本实施例所设计的加热炉为对开式圆筒炉体结构，通过上固定板25和下固定板26固定在蠕变试验主机的一个立柱上，上固定板25和下固定板26均采用不锈钢材质；炉壳采用双层设计，包括外炉壳221和内炉壳222，外炉壳221和内炉壳222之间的间隙形成风道，使表面温度接近室温，外炉壳221和内炉壳222采用不锈钢材质；采用硅钼棒21作为加热元件，每个半圆筒状炉体内安装有3个U型硅钼棒作为加热元件，整个加热炉安装有6个U型硅钼棒作为加热元件；硅钼棒21的上端有定位螺母27固定安装位置，硅钼棒21的上端部(或上端的近端部)设有专用接线卡子28，以通过连接线29接到加热电源。另外，加热炉2采用内绝热层、外保温层的双层保温结构，内层的耐热层24采用高铝砖，外层的保温层23采用硅酸铝保温棉。两个半圆筒状炉体合在一起，由对开锁止挂钩20紧固成一个对开式圆筒炉体结构。通过上述设计，一方面能确保加热炉内部的保温性能，能确保加热炉的高温性能，另一方面能确保加热炉的外炉壳的温度接近室温。
另外，通过加热及控温系统控制加热炉的加热升温、恒定温度的保持，按照试验规程进行高温蠕变试验的温度控制。
实施例3
较佳地，本实施例提供一种蠕变性能测试装置，如图1、图2及图5所示，在上述实施例的基础上，本实施例进一步对夹具进行如下设计：
夹具包括第一夹具(即，上夹具)和第二夹具(即，下夹具)。其中，第一夹具包括第一拉杆31和第一接头32；其中，第一拉杆31的上端与蠕变试验机主机1的上拉伸端通过螺纹连接；第一接头32的上端与第一拉杆31的下端通过螺纹连接；第一接头32的下端设置有螺纹孔，用于与试样5的第一连接端(即，试样5的上端)连接。第二夹具包括第二拉杆33和第二接头34；其中，第二拉杆33的下端与蠕变试验机主机1的下拉伸端通过螺纹连接；第二接头34的下端与第二拉杆33的上端通过螺纹连接；第二接头34的上端设置有内螺纹孔，用于与试样5的第二连接端(即，试样5的下端)连接。
现有蠕变试验机的夹具仅有上接头、下接头；上接头作为上夹具、下接头作为下夹具。与现有技术不同，本实施例采用第一拉杆31配合第一接头32作为第一夹具(上夹具)，第二拉杆33配合第二接头34作为第二夹具。这样，将第一拉杆31、第二拉杆33设为通用尺寸，便于互换使用(上下互换、试验机之间互换)。将第一接头32、第二接头34的内螺纹设置为几种不同规格尺寸，以适应不同尺寸的试样，更加方便实用。
其中，在进行高温蠕变试验时，按照图1所示的连接方式，将夹具与试样连接；然后，将夹具的第一拉杆31与蠕变试验机主机1的上拉伸端采用螺纹连接，将夹具的第二拉杆33与蠕变试验机主机1的下拉伸端采用螺纹连接，通过力值加载及控制系统控制试样的加卸载及力值的保持，按照试验规程进行高温蠕变试验的力值控制。
实施例4
较佳地，本实施例提供一种蠕变性能测试装置，如图1、图2、图6、图7、图8及图9所示，在上述实施例的基础上，本实施例进一步对引伸计进行如下设计：
引伸计包括第一卡环结构和第二卡环结构；其中，第一卡环结构包括第一卡环41；其中，第一卡环41用于套接在试样5的第一位置处；其中，第一位置处为位于试样的靠近第一连接端51的位置处，且第一位置处设有第一凸肩53。第二卡环结构包括第二卡环44；其中，第二卡环43用于套接在试样5的第二位置处；其中，第二位置处为位于试样的靠近第二连接端52的位置处，且第二位置处设有第二凸肩54。
参见图9所示，试样5的一端为第一连接端51、另一端为第二连接端52；试样5上的在靠近第一连接端的位置处为第一位置处，第一位置处上设置有第一凸肩53；试样5上的在靠近第二连接端的位置处为第二位置处，第二位置处上设置有第二凸肩54。
在此，第一卡环41是由两个半卡环对接而成；第一卡环结构还包括第一锁紧结构42；第一锁紧结构42用于紧固第一卡环41；第一锁紧结构42为套设于第一卡环41之外的环形结构(该环形结构可定义为外卡环)。
第二卡环44是由两个半卡环对接而成；第二卡环结构还包括第二锁紧结构45，第二锁紧结构45用于紧固第二卡环44。第二锁紧结构45为套设于第二卡环44之外的环形结构(该环形结构可定义为外卡环)。
在此需要说明的是：现有引伸计的卡环结构均为一体式环形结构，而本实施例中首次提出将第一卡环、第二卡环均设置成两个半卡环结构，而这两个半卡环结构对接在一起为卡环，最后采用锁紧结构锁紧即可；本实施例的这种设计方法，使得引伸计与试样的连接、拆卸更灵活方便。
实施例5
较佳地，本实施例提供一种蠕变性能测试装置，如图1、图2、图6、图7、图8、图9及图10所示，在上述实施例的基础上，本实施例进一步对引伸计进行如下设计：
引伸计还包括：第一引伸杆43(即，上引伸杆)、第二引伸杆46(即，下引伸杆)、位置调整机构49。其中，第一引伸杆43的上端与第一卡环41连接；第一引伸杆43的下端通过第一锁紧结构连接在滑道结构11上。第二引伸杆46的上端与第二卡环44连接，第二引伸杆46的下端通过第二锁紧结构连接在滑道结构11上。滑道结构11设置在蠕变试验机主机1上。
第一锁紧结构与位置调整机构49连接；光栅尺47夹在所述第二锁紧结构上，且光栅尺47的上端探头抵接位置调整机构49的下端。在此，位置调整机构49用于调整光栅尺的设定测量范围，当光栅尺达到设定测量范围时，位置调整机构重新将光栅尺调到零点，继续测量变形并累加到前一个测量范围上。例如，光栅尺的最大量程是12cm，设定其测量范围为10cm，变形达到10cm时，通过位置调整机构49重新将光栅尺调到零点，继续测量变形并累加到前一个10cm上。
在此，第一锁紧结构包括：第一弹簧结构481、第二弹簧结构482、紧固结构；其中，第一弹簧结构481、第二弹簧结构482相对设置；紧固结构具有第一部分484和第二部分483；其中，第一部分484和第二部分483之间形成凹部，所述凹部用于容置、紧固第一引伸杆43的下端；第一部分484上设置有轴承导向结构411，轴承导向结构411与滑道结构11上滑轨110滑动连接；第二部分483与第一弹簧结构481、第二弹簧结构482平行；第二部分483套设于导杆48上，导杆48的一端与第一弹簧结构481的一端连接，导杆48的另一端与第二弹簧结构482的一端连接(导杆48连接在第一弹簧结构、第二弹簧结构的同一端处)。紧固结构与第一引伸杆43的数量一致，且一一对应连接。进一步优选的，第一引伸杆43、紧固结构均为两个；相应的，位置调整机构49的数量也与紧固结构的数量一致，且一一对应连接。
第二锁紧结构与第一锁紧结构的结构一致，且第二锁紧结构位于第一锁紧结构的下方。
第一锁紧结构中的紧固结构的第二部分与位置调整机构49连接；第二锁紧结构中的紧固结构的第二部分用于夹紧光栅尺47(在此，光栅尺的数量、位置调整机构的数量一致，且一一对应)。
在此，本实施例将引伸计的第一引伸杆43的下端通过第一锁紧结构固定在滑道结构上。第二引伸杆46的下端通过第二锁紧结构固定在滑道结构上。将光栅尺47通过光栅尺固定机构410固定在第二引伸杆46的底部外侧，光栅尺47的探头与位置调整机构49的调整螺栓接触，调整好光栅尺47的探头初始位置。通过轴承导向机构411，对引伸计起到导向和减小摩擦的作用。光栅尺47测量数据通过变形测量及记录系统传输到主控制系统，按照试验规程进行高温蠕变试验的变形测量和记录。
综上，本发明实施例提供的蠕变性能测试装置，通过采用硅钼棒作为加热炉的加热元件、选用氮化硅材料作为制备夹具的材料、选用氮化硅材料作为制备引伸计的材料；这三方面改进的协同作用使本发明实施例提供的蠕变性能测试装置能在1000-1600℃的试验温度下，测试试样的蠕变性能；同时，其适用性好，成本低，保证了高温蠕变测试结果的准确性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种蠕变性能测试装置，其特征在于，所述蠕变性能测试装置包括：
蠕变试验机主机；
夹具，所述夹具安装在所述蠕变试验机主机上，用于夹持试样；
引伸计，所述引伸计用于测试试样的变形量；
加热炉，所述加热炉与蠕变试验机主机上的立柱连接；所述加热炉用于对试样进行加热；所述蠕变性能测试装置在进行蠕变性能测试时：所述试样、至少部分夹具、至少部分引伸计位于所述加热炉内；
其中，所述加热炉的加热元件包括硅钼棒；所述夹具的材质为氮化硅；所述引伸计的材质为氮化硅。
2.根据权利要求1所述的蠕变性能测试装置，其特征在于，所述加热炉的炉壳包括：
外炉壳，所述外炉壳上开设有多个小孔；
内炉壳，所述内炉壳连接在所述外炉壳的内部，且所述外炉壳与内炉壳之间存在的间隙形成风道；
优选的，所述外炉壳的侧部和内炉壳的侧部之间的间隙为1-3cm；
优选的，所述外炉壳上的小孔呈蜂窝状；
优选的，所述外炉壳的材质为不锈钢；
优选的，所述内炉壳的材质为不锈钢。
3.根据权利要求2所述的蠕变性能测试装置，其特征在于，所述内炉壳的内壁上依次铺设保温层、绝热层；
优选的，所述保温层为硅酸铝保温棉；
优选的，所述绝热层为高铝砖。
4.根据权利要求3所述的蠕变性能测试装置，其特征在于，所述加热元件包括多个U型硅钼棒；
其中，所述U型硅钼棒的下端及中部均位于所述内炉壳之内；所述U型硅钼棒的上端依次穿过绝热层、保温层、内炉壳，位于内炉壳的外顶部和外炉壳的内顶部之间的间隙中；
优选的，所述U型硅钼棒的上端的在靠近内炉壳的外顶部的位置处安装有定位螺母，以使U型硅钼棒与所述内炉壳的外顶部固定；
优选的，所述U型硅钼棒的上端部或上端的近端部设有接线卡子，以通过连接线与电源连通。
5.根据权利要求1-4任一项所述的蠕变性能测试装置，其特征在于，所述加热炉是由两个半圆筒状炉体组成的对开式圆筒炉体结构；其中，
两个所述半圆筒状炉体的一侧通过固定板与蠕变试验机主机的立柱连接；其中一个半圆筒状炉体的另一侧与另一个半圆筒状炉体的另一侧通过对开锁止结构以可拆卸的方式连接。
6.根据权利要求1-5任一项所述的蠕变性能测试装置，其特征在于，所述夹具包括：
第一夹具，所述第一夹具包括第一拉杆和第一接头；其中，所述第一拉杆的上端与蠕变试验机主机的上拉伸端通过螺纹连接；所述第一接头的上端与所述第一拉杆的下端通过螺纹连接；
第二夹具，所述第二夹具包括第二拉杆和第二接头；其中，所述第二拉杆的下端与蠕变试验机主机的下拉伸端通过螺纹连接；所述第二接头的下端与所述第二拉杆的上端通过螺纹连接；
其中，试样具有相对设置的第一端和第二端；所述第一端为第一连接端、第二端为第二连接端；所述试样的第一连接端用于连接所述第一接头的下端；所述试样的第二连接端用于连接所述第二接头的上端；
优选的，所述第一接头的下端设置有用于与试样的第一连接端配合的内螺纹孔；所述第二接头的上端设置有用于与试样的第二连接端配合的内螺纹孔。
7.根据权利要求1-6任一项所述的蠕变性能测试装置，其特征在于，所述引伸计包括：
第一卡环结构，所述第一卡环结构包括第一卡环；其中，所述第一卡环用于套接在试样的第一位置处；其中，第一位置处为位于试样的靠近第一连接端的位置处，且第一位置处设有第一凸肩；
第二卡环结构，所述第二卡环结构包括第二卡环；其中，所述第二卡环用于套接在试样的第二位置处；其中，第二位置处为位于试样的靠近第二连接端的位置处，且第二位置处设有第二凸肩。
8.根据权利要求7所述的蠕变性能测试装置，其特征在于，
所述第一卡环是由两个半卡环对接而成；所述第一卡环结构还包括第一锁紧结构，所述第一锁紧结构用于紧固第一卡环；优选的，所述第一锁紧结构为套设于所述第一卡环之外的环形结构；和/或
所述第二卡环是由两个半卡环对接而成；所述第二卡环结构还包括第二锁紧结构，所述第二锁紧结构用于紧固第二卡环；优选的，所述第二锁紧结构为套设于所述第二卡环之外的环形结构。
9.根据权利要求7所述的蠕变性能测试装置，其特征在于，所述引伸计还包括：
第一引伸杆，所述第一引伸杆的上端与所述第一卡环连接；所述第一引伸杆的下端通过第一锁紧结构连接在滑道结构上；
第二引伸杆，所述第二引伸杆的上端与所述第二卡环连接，所述第二引伸杆的下端通过第二锁紧结构连接在滑道结构上；
位置调整机构，所述位置调整机构用于调整光栅尺的设定测量范围；其中，所述第一锁紧结构与所述位置调整机构连接；所述光栅尺夹在所述第二锁紧结构上，且所述光栅尺的上端探头抵接所述位置调整机构的下端；
优选的，所述第一锁紧结构包括：第一弹簧结构、第二弹簧结构、紧固结构；其中，第一弹簧结构、第二弹簧结构相对设置；所述紧固结构具有第一部分和第二部分；其中，第一部分和第二部分之间形成凹部，所述凹部用于容置、紧固第一引伸杆的下端；所述第一部分上设置有轴承导向结构，所述轴承导向结构与所述滑道结构滑动连接；所述第二部分与第一弹簧结构、第二弹簧结构平行；所述第二部分套设于导杆上，所述导杆的一端与所述第一弹簧结构的一端连接，所述导杆的另一端与所述第二弹簧结构的一端连接；优选的，所述紧固结构与所述第一引伸杆的数量一致，且一一对应连接；进一步优选的，所述第一引伸杆为两个；
优选的，所述第二锁紧结构与第一锁紧结构的结构一致，且所述第二锁紧结构位于所述第一锁紧结构的下方；
优选的，所述第一锁紧结构中的紧固结构的第二部分与所述位置调整机构连接；所述第二锁紧结构中的紧固结构的第二部分用于夹紧光栅尺。
10.根据权利要求1-9任一项所述的蠕变性能测试装置，其特征在于，所述蠕变性能测试装置包括：
加热温控系统，所述加热温控系统与所述加热炉连接，用于控制所述加热炉的加热温度；
力值加载及控制系统，所述力值加载及控制系统用于控制夹具对试样施加的力值；
变形测量及记录系统，所述变形测量及记录系统与所述引伸计连接，用于测量、记录试样的变形数据；
主控制系统，所述主控制系统与所述加热温控系统、所述力值加载及控制系统、变形测量及记录系统连接。
CN202011163424.1A 2020-10-27 2020-10-27 一种蠕变性能测试装置 Pending CN112414862A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011163424.1A CN112414862A (zh) 2020-10-27 2020-10-27 一种蠕变性能测试装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011163424.1A CN112414862A (zh) 2020-10-27 2020-10-27 一种蠕变性能测试装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112414862A true CN112414862A (zh) 2021-02-26

Family

ID=74840631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011163424.1A Pending CN112414862A (zh) 2020-10-27 2020-10-27 一种蠕变性能测试装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112414862A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116519493A (zh) * 2023-05-06 2023-08-01 天津大学 一种高温蠕变真空/气氛环境装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100958814B1 (ko) * 2009-08-14 2010-05-18 주식회사 알앤비 전원 단락 후 자동 시작기능을 가지는 크리프 시험기
CN202433246U (zh) * 2011-12-26 2012-09-12 珠海市三思泰捷电气设备有限公司 高温蠕变持久强度试验机试样拉伸连接装置及连接头
CN102944466A (zh) * 2012-11-29 2013-02-27 北京大学 用于超高温氧化环境下的力学性能测试装置和方法
CN105021468A (zh) * 2015-07-06 2015-11-04 北京航空航天大学 一种高温蠕变疲劳试验系统
CN205825711U (zh) * 2016-06-28 2016-12-21 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司 一种具有环保防护结构的高温加热炉
CN110715862A (zh) * 2019-11-13 2020-01-21 吉林大学 拉扭复合-力热耦合工况下材料力学性能测试仪器与方法
CN211602733U (zh) * 2019-12-19 2020-09-29 长春科新试验仪器有限公司 弧形比例试样变形测量装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100958814B1 (ko) * 2009-08-14 2010-05-18 주식회사 알앤비 전원 단락 후 자동 시작기능을 가지는 크리프 시험기
CN202433246U (zh) * 2011-12-26 2012-09-12 珠海市三思泰捷电气设备有限公司 高温蠕变持久强度试验机试样拉伸连接装置及连接头
CN102944466A (zh) * 2012-11-29 2013-02-27 北京大学 用于超高温氧化环境下的力学性能测试装置和方法
CN105021468A (zh) * 2015-07-06 2015-11-04 北京航空航天大学 一种高温蠕变疲劳试验系统
CN205825711U (zh) * 2016-06-28 2016-12-21 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司 一种具有环保防护结构的高温加热炉
CN110715862A (zh) * 2019-11-13 2020-01-21 吉林大学 拉扭复合-力热耦合工况下材料力学性能测试仪器与方法
CN211602733U (zh) * 2019-12-19 2020-09-29 长春科新试验仪器有限公司 弧形比例试样变形测量装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116519493A (zh) * 2023-05-06 2023-08-01 天津大学 一种高温蠕变真空/气氛环境装置
CN116519493B (zh) * 2023-05-06 2024-01-19 天津大学 一种高温蠕变真空/气氛环境装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102944466B (zh) 用于超高温氧化环境下的力学性能测试装置和方法
CN107709969B (zh) 涂层残余应力测试方法及仪器
KR101751073B1 (ko) 휴대용 폴리머 테스터
CN106706440A (zh) 高温双轴同步拉伸力学性能测试仪器及测试方法
CN101144785A (zh) 一种高温断裂参数测试方法及其装置
JP2016050933A (ja) 耐熱衝撃性試験方法、及び耐熱衝撃性試験装置
US20130112005A1 (en) Apparatus and method for testing the adhesive strength of a coating on a substrate
CN112414862A (zh) 一种蠕变性能测试装置
CN203310706U (zh) 超高温外伸式变形测量装置
CN201653844U (zh) 热障涂层抗高温氧化性能测试装置
CN104458435A (zh) 高温及超高温环境下弹性模量测试用装置和测试方法
CN1696681A (zh) 一种测量半导体材料塞贝克系数和电阻率的装置
CN206362642U (zh) 高温双轴同步拉伸力学性能测试仪器
CN107505213B (zh) 一种新型小冲杆试验装置及其试验方法
CN116296864A (zh) 一种用于金属材料高温蠕变量的测量装置及测量方法
KR20090067865A (ko) 가열기능을 갖는 마찰력 측정장치 및 그 측정방법
CN2852122Y (zh) 用冷却法测量金属比热容的装置
CN207181175U (zh) 一种残余应力高温松弛测试装置
US3234778A (en) Dilatometer for heated specimens under external stress
CN114034698B (zh) 垂直燃烧的自动测量方法及自动测量装置
CN110441162A (zh) 基于时域温度的烧蚀性材料力学性能测试系统及方法
CN219434234U (zh) 一种钢材热测定仪温度热电偶探头固定装置
CN214794181U (zh) 无取向硅钢蠕变性能测试装置
CN210665562U (zh) 一种用于灰熔融性测试仪的燃烧管及灰熔融性测试仪
CN213875206U (zh) 一种自动测量热双金属片挠度的仪器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210226

RJ01 Rejection of invention patent application after publication