CN216484395U - 薄壁单晶高温合金大温度梯度下蠕变持久性能的测试装置 - Google Patents
薄壁单晶高温合金大温度梯度下蠕变持久性能的测试装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN216484395U CN216484395U CN202122396590.2U CN202122396590U CN216484395U CN 216484395 U CN216484395 U CN 216484395U CN 202122396590 U CN202122396590 U CN 202122396590U CN 216484395 U CN216484395 U CN 216484395U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- thin
- sample
- wall
- temperature gradient
- single crystal
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Abstract
本实用新型的目的在于提供一种铸造薄壁单晶高温合金大温度梯度下蠕变及持久性能的测试装置，以满足叶片薄壁性能表征及测试要求。所述装置包括样品夹具、冷却结构、加力装置，其中：所述样品夹具的一端固定在冷却结构上，另一端为可活动结构，可通过固定螺栓将薄壁样品夹持在样品夹具上；冷却结构内设有冷却水管；冷却结构通过固定销固定在加力装置上；在薄壁样品中心部位两侧设有快速加热装置，且薄壁样品的两端以及中间部位均设有热电偶。实用新型利用可控温热源局部快速加热，获得薄壁样品中间局部高温；薄壁样品两端采用低温冷却方式获得低温，建立等工况条件下的大温度梯度分布，满足薄壁样品大温度梯度条件下蠕变持久性能测试要求。
Description
技术领域
本实用新型属于高温合金领域，特别提供一种薄壁单晶高温合金大温度梯度条件下蠕变持久性能的测试装置。
背景技术
单晶高温合金具有良好的抗氧化性能、抗腐蚀性能、抗高温蠕变抗力及持久性能，在航空发动机、地面燃气轮机中热端关键部件中都得到了广泛应用。为提高发动机的热效率，叶片需具良好的承高温能力，合金材料自身的承高温能力已达到极限，因此必须采用气体冷却技术。高效的冷却技术导致叶片内腔结构日趋复杂，同时，叶片的壁厚也变得更薄，最薄处只有0.3-0.6mm。
目前，涡轮叶片与导向叶片表面的工作温度已达2000K左右，而内腔温度只有几百K，叶片壁厚截面方向具有很大的温度梯度，这导致在壁厚截面上存在很大的温度梯度，推算这个温度梯度量级约为1000K/cm，而叶片常用合金的蠕变持久寿命通常都是采用标准试样在恒定温度下测量的，这与叶片的实际工况条件存在很大的区别，常规测量方法已不能代表叶片实际的工况性能指标。
基于此，本实用新型提供一种用于测试铸造薄壁单晶高温合金在大温度梯度下蠕变及持久性能的装置，以满足实际叶片的工况性能测试要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种铸造薄壁单晶高温合金大温度梯度下蠕变及持久性能的测试装置，以满足叶片薄壁性能表征及测试要求。
本实用新型技术方案如下：
一种薄壁单晶高温合金大温度梯度下蠕变持久性能测试装置，其特征在于：所述装置包括样品夹具、冷却结构、加力装置，其中：
所述样品夹具的一端固定在冷却结构上，另一端为可活动结构，可通过固定螺栓将薄壁样品夹持在样品夹具上；冷却结构内设有冷却水管；冷却结构通过固定销固定在加力装置上；在薄壁样品中心部位两侧设有快速加热装置，且薄壁样品的两端以及中间部位均设有热电偶。
作为优选的技术方案：
所述薄壁样品长度m为20-50mm，截面厚度a为0.3-1mm，有效测试距离为10-20mm。
所述薄壁样品的材质为DD413、DD6、DD33、PWA1483、PWA1484、CMSX-4、CMSX-6单晶高温合金中的一种。
所述固定螺栓和样品夹具的材质为耐氧化高温合金K452、K441、IN738、K438、K640S中的一种，固定销的材质为普通碳素钢。
在薄壁样品的两端以及中间部位各设有1-3个热电偶。
所述快速加热装置为激光加热装置。
采用本实用新型所述装置可建立等工况条件下的大温度梯度分布条件，即利用可控温热源局部快速加热，使薄壁样品中间部位获得局部高温，再采用低温冷却方式使薄壁样品两端获得低温。本实用新型所述装置能够满足薄壁样品大温度梯度条件下的蠕变持久性能测试要求。
附图说明
图1薄壁样品结构简图。
图2样品夹具夹持薄壁样品示意图(侧视图)。
图3样品夹具夹持薄壁样品示意图(主视图)。
图4本实用新型实施例所用测试装置结构简图。
附图标记：1、薄壁样品，2固定螺栓，3样品夹具，4冷却结构，5冷却水管，6快速加热装置，7热电偶，8固定销，9加力装置。
具体实施方式
本实用新型所用测试装置结构如图1、2所示，所述装置包括样品夹具3、冷却结构4、加力装置9，其中，所述样品夹具3的一端固定在冷却结构4上，另一端为可活动结构，可通过固定螺栓2将薄壁样品1夹持在样品夹具3上；冷却结构4内设有冷却水管5；冷却结构4通过固定销8固定在加力装置9上；在薄壁样品1中心部位两侧设有快速加热装置6(本实施例采用的是激光加热装置)，且薄壁样品1的两端以及中间部位均设有热电偶7。
铸造薄壁单晶高温合金大温度梯度下蠕变及持久性能的测试步骤如下：
1)将薄壁样品1的两端夹持在样品夹具3上；
2)利用快速加热装置6对薄壁样品1中心部位进行加热，同时开启冷却结构4，对薄壁样品1两端进行冷却；
3)通过调整快速加热装置6和冷却结构4的功率建立起薄壁样品1两端与中心部位的大温度梯度分布：(To-T1)/(样品有效测试距离/2)；
4)利用加力装置9对薄壁样品1两端加力至所需值，采集薄壁样品1的大温度梯度下蠕变或持久性能数据。
实施例1
薄壁样品1长度为20mm，截面厚度为0.5mm，有效测试距离为10mm，薄壁样品1的材质为DD413单晶高温合金；
薄壁样品1通过固定螺栓2固定在样品夹具3上，样品夹具3及固定螺栓2材质为K438耐氧化高温合金；采用固定销8将冷却结构4与加力装置9固定在一起，固定销8材质为普通碳素钢；
通冷却水，保证样品夹具3处于冷却状态，采用激光加热装置对薄壁样品1中心部位进行加热，功率800W；利用热电偶7分别测试薄壁样品1两端及中部的温度值，薄壁样品1端部及中间部位热电偶7的数量各为1个；薄壁样品1中部位置加热最高温度为1000℃；薄壁样品1两端的温度为25℃，温度梯度为1950K/cm；开启加力装置加力至220MPa，采集薄壁样品1大温度梯度下的持久性能数据。
薄壁样品1的测试数量至少为10个，并取样品的平均值作为最终的测试值，测试结果为0.4小时。
实施例2
薄壁样品1长度为40mm，截面厚度为0.3mm，有效测试距离为20mm，薄壁样品1的材质为DD33单晶高温合金；
薄壁样品1通过固定螺栓2固定在样品夹具3上，样品夹具3及固定螺栓2材质为K441耐氧化高温合金；采用固定销8将冷却结构4与加力装置9固定在一起，固定销8材质为普通碳素钢；
通冷却水，保证样品夹具3处于冷却状态，采用激光加热装置对薄壁样品1中心部位进行加热，双面对称方式加热薄壁样品1，功率500W；利用热电偶7分别测试薄壁样品1两端及中部的温度值，薄壁样品1端部及中间部位热电偶7的数量各为2个；薄壁样品1中部位置加热最高温度为1050℃；薄壁样品1两端的温度为30℃，温度梯度为1020K/cm；加力250MPa，采集薄壁样品1大温度梯度下的持久性能数据。
薄壁样品1的测试数量至少为10个，并取样品的平均值作为最终的测试值，测试结果为8小时。
实施例3
薄壁样品1长度为50mm，截面厚度为1mm，有效测试距离为20mm，薄壁样品1的材质为PWA1483单晶高温合金；样品固定方法与实施例1相同，薄壁样品1中部位置加热最高温度为1000℃；薄壁样品1两端的温度为30℃，温度梯度为970K/cm；开始加力至220MPa，采集薄壁样品1大温度梯度下的蠕变或持久性能数据。
薄壁样品1的测试数量至少为10个，并取样品的平均值作为最终的测试值，测试结果为0.9小时。
实施例4
薄壁样品1长度为30mm，截面厚度范围为0.6mm，有效测试距离为20mm，薄壁样品1的材质为DD33单晶高温合金；样品固定方法与实施例1相同，薄壁样品1中部位置加热最高温度为1150℃；薄壁样品1两端的温度为30℃，温度梯度为1120K/cm；开始加力至140MPa，采集薄壁样品1大温度梯度下的蠕变性能数据。
薄壁样品1的测试数量至少为10个，并取样品的平均值作为最终的测试值，测试结果为0.9小时。
本实用新型未尽事宜为公知技术。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种薄壁单晶高温合金大温度梯度下蠕变持久性能测试装置，其特征在于：所述装置包括样品夹具(3)、冷却结构(4)、加力装置(9)，其中：
所述样品夹具(3)的一端固定在冷却结构(4)上，另一端为可活动结构，可通过固定螺栓(2)将薄壁样品(1)夹持在样品夹具(3)上；冷却结构(4)内设有冷却水管(5)；冷却结构(4)通过固定销(8)固定在加力装置(9)上；在薄壁样品(1)中心部位两侧设有快速加热装置(6)，且薄壁样品(1)的两端以及中间部位均设有热电偶(7)。
2.按照权利要求1所述薄壁单晶高温合金大温度梯度下蠕变持久性能测试装置，其特征在于：所述薄壁样品(1)长度m为20-50mm，截面厚度a为0.3-1mm，有效测试距离为10-20mm。
3.按照权利要求1所述薄壁单晶高温合金大温度梯度下蠕变持久性能测试装置，其特征在于：所述薄壁样品(1)的材质为DD413、DD6、DD33、PWA1483、PWA1484、CMSX-4、CMSX-6单晶高温合金中的一种。
4.按照权利要求1所述薄壁单晶高温合金大温度梯度下蠕变持久性能测试装置，其特征在于：所述固定螺栓(2)和样品夹具(3)的材质为耐氧化高温合金K452、K441、IN738、K438、K640S中的一种，固定销(8)的材质为普通碳素钢。
5.按照权利要求1所述薄壁单晶高温合金大温度梯度下蠕变持久性能测试装置，其特征在于：在薄壁样品(1)的两端以及中间部位各设有1-3个热电偶(7)。
6.按照权利要求1所述薄壁单晶高温合金大温度梯度下蠕变持久性能测试装置，其特征在于：所述快速加热装置(6)为激光加热装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202122396590.2U CN216484395U (zh) | 2021-09-30 | 2021-09-30 | 薄壁单晶高温合金大温度梯度下蠕变持久性能的测试装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202122396590.2U CN216484395U (zh) | 2021-09-30 | 2021-09-30 | 薄壁单晶高温合金大温度梯度下蠕变持久性能的测试装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN216484395U true CN216484395U (zh) | 2022-05-10 |
Family
ID=81439346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202122396590.2U Active CN216484395U (zh) | 2021-09-30 | 2021-09-30 | 薄壁单晶高温合金大温度梯度下蠕变持久性能的测试装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN216484395U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113916677A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-11 | 潍坊科技学院 | 薄壁单晶高温合金大温度梯度下蠕变持久性能的测试方法 |
-
2021
- 2021-09-30 CN CN202122396590.2U patent/CN216484395U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113916677A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-11 | 潍坊科技学院 | 薄壁单晶高温合金大温度梯度下蠕变持久性能的测试方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103217346B (zh) | 一种测量材料高温蠕变裂纹扩展门槛值的方法 | |
| CN101710053B (zh) | 高温材料的蠕变寿命预测方法 | |
| CN109520857B (zh) | 高通量小试样蠕变及蠕变裂纹扩展试验装置及其使用方法 | |
| CN216484395U (zh) | 薄壁单晶高温合金大温度梯度下蠕变持久性能的测试装置 | |
| CN106644700B (zh) | 一种平板高温合金蠕变小试样夹具 | |
| CN104034600A (zh) | 一种极高温环境下的疲劳裂纹扩展试验测试系统 | |
| CN109520856A (zh) | 一种小试样蠕变裂纹扩展试验方法 | |
| Wang et al. | In-phase thermal–mechanical fatigue investigation on hollow single crystal turbine blades | |
| CN209927638U (zh) | 一种用于陶瓷基复合材料拉-拉疲劳测试的夹具 | |
| CN104746145A (zh) | 镍基单晶高温合金的热处理工艺 | |
| Chakraborty et al. | Dynamic fracture behaviour of AA7475-T7351 alloy at different strain rates and temperatures | |
| CN114813325A (zh) | 一种陶瓷基复合材料涡轮叶盘榫接结构疲劳试验夹具及试验方法 | |
| CN113916677A (zh) | 薄壁单晶高温合金大温度梯度下蠕变持久性能的测试方法 | |
| Bhattachar | Thermal fatigue behaviour of nickel-base superailoy 263 sheets | |
| CN105043897A (zh) | 一种单晶硅小尺寸试件高温蠕变性能四点弯测试系统及方法 | |
| CN111982900A (zh) | 一种控制线材热模拟试样冷却模式的实验方法 | |
| Hühn et al. | Extensive investigations on radial crack formation in labyrinth seals of aircraft engines | |
| Beck et al. | Thermo‐mechanical fatigue–the route to standardisation (“TMF‐Standard” project) | |
| CN211451845U (zh) | 一种用于高温合金等温热压缩装置 | |
| Moreno-Rubio et al. | Experimental study on the fretting fatigue of Inconel 718 superalloy | |
| JPS62113042A (ja) | 材料試験装置 | |
| CN113008695A (zh) | 一种电站用耐热钢微试样蠕变性能测试装置 | |
| CN214408469U (zh) | 一种电站用耐热钢微试样蠕变性能测试装置 | |
| Zhang et al. | Thermal fatigue crack initiation and propagation behaviors of GH3230 nickel‐based superalloy | |
| Chen et al. | Effect of maximum temperature on the thermal fatigue behavior of superalloy GH536 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |