JP7088584B2

JP7088584B2 - Complex atmosphere environment load equipment with high and low temperatures

Info

Publication number: JP7088584B2
Application number: JP2021132272A
Authority: JP
Inventors: ホンウェイチャオ; チウチョンチャオ; シーチョンチャン; チュンミンクオ; リーシアシュイ; チエワン; ユイミンファン; ターチンチャオ; シュイチン; チェンチャンチャオ
Original assignee: チーリンユニバーシティー
Priority date: 2020-08-28
Filing date: 2021-08-16
Publication date: 2022-06-21
Anticipated expiration: 2041-08-16
Also published as: CN112051167B; JP2022040006A; CN112051167A

Description

本発明は、精密機器の分野に属する高温・低温の複雑な雰囲気環境負荷装置に関するものであり、具体的に、材料サービス性能および物理的特性試験に関するものである。この装置は、真空・雰囲気下での高温および低温環境の構築を実現でき、高解像度のその場イメージング機器とさまざまな静的および動的な機械的負荷機器の統合により、高温と低温および複雑な静的と動的な機械的負荷結合下の材料表面のマクロおよびミクロの形態の進化と、機械的特性の劣化との間の関係を確立でき、これは、高温および低温と複雑な静的および動的な機械的負荷の結合の下での材料のサービス性能の詳細な研究、および材料のサービス安全性の評価のための実行可能な技術的手段を提供する。 The present invention relates to a complex atmospheric environment load device of high temperature and low temperature belonging to the field of precision equipment, and specifically to material service performance and physical property test. This device can realize the construction of high temperature and low temperature environment in vacuum and atmosphere, and the integration of high resolution in-situ imaging equipment and various static and dynamic mechanical load equipment enables high temperature and low temperature and complex. The relationship between the evolution of macro and micro morphology of material surfaces under static and dynamic mechanical load coupling and the deterioration of mechanical properties can be established, which is complex static and complex static and low temperature. It provides a detailed study of the service performance of materials under the coupling of dynamic mechanical loads and viable technical means for assessing the service safety of materials.

高温と低温、および複雑な機械的負荷結合効果は、材料の一般的なサービス条件である。航空宇宙および自動車製造の分野では、エンジンタービンブレード（ニッケル基超合金）、高圧コンプレッサーブレード（チタン合金）、エンジンピストン（シリコン－アルミニウム合金）などが、常に高温で複雑な応力状態で動作する。航空機の翼材料は多くの場合、低温および複雑な応力状態で動作し、高温および低温と複雑な応力の結合によって引き起こされる材料の故障が頻繁に発生する。研究によると、高温と低温、および複雑な応力の結合効果により、材料のサービス耐用年数が大幅に短縮されるが、関連する故障メカニズムはまだ明確ではなく、詳細な調査が緊急に必要である。 High and low temperatures, and complex mechanical load coupling effects are common service conditions for materials. In the fields of aerospace and automobile manufacturing, engine turbine blades (nickel-based superalloys), high-pressure compressor blades (titanium alloys), engine pistons (silicon-aluminum alloys), etc. always operate at high temperatures and in complex stress conditions. Aircraft wing materials often operate in cold and complex stress conditions, with frequent material failures caused by the combination of hot and cold temperatures and complex stresses. Studies show that the combined effects of hot and cold temperatures and complex stresses significantly reduce the service life of the material, but the associated failure mechanism is not yet clear and further investigation is urgently needed.

高温および低温での材料の機械的特性を試験することは、その高温および低温のサービス性能を取得し、それらの故障メカニズムを研究するための最も直接的な方法であるが、この作業は、それと合わせる高温および低温の力－熱結合試験装置及び試験方法に大きく依存する。誘導加熱器、商用マッフル炉、ハロゲンランプヒーター、液体窒素冷却チャンバー、高温および低温環境ボックスなど、従来の商用温度負荷装置は比較的成熟しているが、上記の装置は構造が固定されて統合が不十分であることがよくある。複数の機械的負荷機器を統合しにくく、複雑な負荷の下で試験を実行しにくい。また、上記の温度負荷装置は、単一の機能と狭い温度範囲を有しており、広い温度範囲での機械的特性試験を達成しにくい。さらに、上記の装置で真空または不活性ガス雰囲気を構築しにくい。 Testing the mechanical properties of materials at hot and cold temperatures is the most direct way to obtain their hot and cold service performance and study their failure mechanisms, but this work is with it. Combined hot and cold forces-depends heavily on thermal coupling test equipment and test methods. Traditional commercial temperature loading devices such as induction heaters, commercial muffle furnaces, halogen lamp heaters, liquid nitrogen cooling chambers, high temperature and low temperature environment boxes are relatively mature, but the above devices have a fixed structure and are integrated. Often inadequate. Difficult to integrate multiple mechanical load devices and perform tests under complex loads. In addition, the temperature load device described above has a single function and a narrow temperature range, and it is difficult to achieve a mechanical property test in a wide temperature range. Furthermore, it is difficult to build a vacuum or an inert gas atmosphere with the above device.

さまざまな構造および機能材料のマイクロスケールの機械的特性の特性評価と変形および損傷メカニズムの研究を実現するために、その場での機械的試験技術が急速に発展し、１つまたは複数のその場でのイメージング装置による機械的特性試験が新しい試験方法になる。例えば、疲労試験で赤外線熱イメージング技術と顕微鏡イメージング技術を組み合わせることで、疲労亀裂の発生位置を効果的に特定し、疲労試験中にサンプル表面のミクロ形態を監視できる。しかしながら、既存の温度負荷装置（高温疲労試験機、クリープ試験機など）は、内部構造やサンプル固定具の位置によって制限されており、まださまざまなその場イメージング装置と統合しにくい。 In-situ mechanical testing techniques have evolved rapidly to enable the characterization of microscale mechanical properties of various structural and functional materials and the study of deformation and damage mechanisms, one or more in-situ. Mechanical characterization with an imaging device in Japan will be a new test method. For example, by combining infrared thermal imaging technology and microscopic imaging technology in a fatigue test, the location of fatigue cracks can be effectively identified and the micromorphology of the sample surface can be monitored during the fatigue test. However, existing temperature loading devices (high temperature fatigue testers, creep testers, etc.) are limited by the internal structure and the position of the sample fixative, and are still difficult to integrate with various in-situ imaging devices.

要約すると、複雑な応力下で材料のその場試験を実施する必要性を考慮すると、材料の機械的特性試験に使用される温度負荷装置はまだ、さまざまな機械的負荷機器およびその場監視装置との普遍的な統合を拡張する必要がある。したがって、本発明は、材料の高温および低温の複雑な負荷のマイクロメカニカル性能試験の大きな需要に向けられており、高温・低温の複雑な雰囲気環境負荷装置を提供する。これは、高温および低温環境での材料のサービス性能を詳細に研究し、高温および低温環境での材料のサービス安全性を評価することにとって非常に重要である。 In summary, given the need to perform in-situ testing of materials under complex stresses, temperature loading devices used for mechanical property testing of materials are still with various mechanical loading devices and in-situ monitoring devices. Need to extend the universal integration of. Therefore, the present invention is directed to the great demand for micromechanical performance testing of high temperature and low temperature complex loads of materials, and provides high temperature and low temperature complex atmospheric environmental load devices. This is very important for studying the service performance of materials in hot and cold environments in detail and assessing the service safety of materials in hot and cold environments.

本発明は、従来技術における不十分な空間互換性、狭い温度負荷範囲、およびその場監視の困難さ等の問題を解決する、高温・低温の複雑な雰囲気環境負荷装置を提供することを目的とする。この装置は、真空・不活性雰囲気環境構築ユニット、高温環境構築ユニット、および低温環境構築ユニットで構成されている。本発明は、高温環境の構築を実現するために環状の均一に分布したシリコンモリブデン棒による放射加熱を採用し、低温環境の構築を実現するために循環冷媒体による放射冷却を採用し、そして熱電対部品を介してリアルタイムの温度測定とフィードバックを実現する。この装置は、前側と後側にその場観察窓を備えており、さまざまな高解像度のその場イメージング装置を柔軟に統合して、試験材料サンプルの表面マクロおよびミクロ形態のその場監視を実現できる。装置の上側、下側、左側、および右側には、機械的負荷ポートが設置されている。このポートは、１種または複数種の機械的負荷機器を統合して、試験材料サンプルへの単一および複合荷重の負荷を実現できる。この装置は、真空・不活性雰囲気部品を統合して、真空・不活性雰囲気環境の構築を実現することもできる。本発明の機械ユニットの本体の長さ、幅および高さは、それぞれ３８４ｍｍ、３４１ｍｍおよび４６８ｍｍである。 An object of the present invention is to provide a high temperature / low temperature complex atmospheric environment load device that solves problems such as insufficient spatial compatibility, a narrow temperature load range, and difficulty in in-situ monitoring in the prior art. do. This device consists of a vacuum / inert atmosphere environment construction unit, a high temperature environment construction unit, and a low temperature environment construction unit. The present invention employs radiative heating with a ring of uniformly distributed silicon molybdenum rods to realize the construction of a high temperature environment, radiative cooling with a circulating refrigerant to realize the construction of a low temperature environment, and thermoelectricity. Achieve real-time temperature measurement and feedback via anti-component. The device has in-situ observation windows on the front and back, allowing flexible integration of various high-resolution in-situ imaging devices for in-situ monitoring of surface macro and micromorphology of test material samples. .. Mechanical load ports are installed on the upper, lower, left, and right sides of the device. This port can integrate one or more mechanical load devices to achieve single and combined load loads on test material samples. This device can also integrate the vacuum / inert atmosphere components to realize the construction of a vacuum / inert atmosphere environment. The length, width and height of the main body of the mechanical unit of the present invention are 384 mm, 341 mm and 468 mm, respectively.

本発明の上記目的は以下の技術的解決手段により実現される。
真空・不活性雰囲気環境構築ユニット１、高温環境構築ユニット２、低温環境構築ユニット３を含む高温・低温の複雑な雰囲気環境負荷装置であって、そのうち、真空・不活性雰囲気環境構築ユニット１は、ベース１０５を介して外部設置プラットフォームに剛性接続され、ローラー１０４は外部ガイドレールと係合することにより、ガイドレール方向に沿った装置全体の自由な動きを実現し、高温環境構築ユニット２は、コネクティングロッド２０１を介して前側固定部品１０３、後側固定部品１１９に剛性接続され、低温環境構築ユニット３は、冷媒管Ｉ３０１、冷媒管II３０２、冷媒管III ３０５、冷媒管IV３０６を介して前側固定部品１０３、後側固定部品１１９に剛性接続されている。 The above object of the present invention is realized by the following technical solutions.
A complex high-temperature / low-temperature atmospheric environment load device including a vacuum / inert atmosphere environment construction unit 1, a high-temperature environment construction unit 2, and a low-temperature environment construction unit 3, of which the vacuum / inert atmosphere environment construction unit 1 is. Rigidly connected to the external installation platform via the base 105, the roller 104 engages with the external guide rail to allow free movement of the entire device along the guide rail direction, and the high temperature environment construction unit 2 is connected. Rigidly connected to the front fixing part 103 and the rear fixing part 119 via the rod 201, the low temperature environment construction unit 3 is connected to the front fixing part 103 via the refrigerant pipe I301, the refrigerant pipe II302, the refrigerant pipe III 305, and the refrigerant pipe IV306. , Rigidly connected to the rear fixing component 119.

前記真空・不活性雰囲気環境構築ユニット１の上側、下側、左側、右側には、いずれも機械的負荷ポートが設置され、高温環境構築ユニット２と低温環境構築ユニット３にはいずれも、対応する機械的負荷ポート（左側の機械的負荷ポートＢ₁、右側の機械的負荷ポートＢ₂、上側の機械的負荷ポートＢ₃、下側の機械的負荷ポートＢ₄）が設置され、外部の静的および動的な機械的負荷装置と統合して使用することで、試験材料サンプルに単一および複合の機械的荷重負荷を実現し、真空・不活性雰囲気環境構築ユニット１の前側と後側にはいずれもその場観察ポートが設置されており、高温環境構築ユニット２、低温環境構築ユニット３にはいずれもそれに対応する前側その場観察ポートＡ₁、後側その場観察ポートＡ₂が設置され、さまざまな高解像度のその場イメージング装置を柔軟に統合して、試験材料サンプルの表面のマクロおよびミクロ形態のその場監視を実現し、真空・不活性雰囲気環境構築ユニット１に３つの熱電対統合ポートが設置され、高温環境構築ユニット２と低温環境構築ユニット３にはいずれも、それに対応する熱電対統合ポートＣが設置され、３セットの熱電対部品を統合して、試験材料サンプルの温度のリアルタイム監視とフィードバックを実現する。試験材料サンプルの温度のリアルタイム監視とフィードバックを実現し、真空・不活性雰囲気環境構築ユニット１にレーザー振動計・アコースティックエミッション統合ポート１２４が設置され、高温環境構築ユニット２と低温環境構築ユニット３にはいずれも、それに対応するレーザー振動計・アコースティックエミッション統合ポートＤが設置され、レーザー振動計とアコースティックエミッション装置を統合することにより、試験材料サンプルの振動変位と内部亀裂情報への正確な測定と特性評価を実現する。真空・不活性雰囲気環境構築ユニット１に伸縮計統合ポートが設置され、高温環境構築ユニット２と低温環境構築ユニット３にはいずれも、それに対応する伸縮計統合ポートＥが設置され、伸縮計を統合することにより、試験材料サンプルのひずみへの正確な測定を実現する。 Mechanical load ports are installed on the upper side, lower side, left side, and right side of the vacuum / inert atmosphere environment construction unit 1, and both the high temperature environment construction unit 2 and the low temperature environment construction unit 3 correspond to each other. Mechanical load ports (Mechanical load port B ₁ on the left side, Mechanical load port B ₂ on the right side, Mechanical load port B ₃ on the upper side, Mechanical load port B ₄ on the lower side) are installed and external static. And when used in combination with a dynamic mechanical load device, single and composite mechanical load loads can be achieved on the test material sample, and the front and rear sides of the vacuum / inert atmosphere environment construction unit 1 can be used. In-situ observation ports are installed in both, and the front-side in-situ observation port A ₁ and the rear-side in-situ observation port A ₂ corresponding to them are installed in both the high-temperature environment construction unit 2 and the low-temperature environment construction unit 3. Flexible integration of various high-resolution in-situ imaging devices to enable in-situ macro and micromorphological monitoring of the surface of test material samples, and three thermocouple integrated ports in the vacuum / inert atmosphere environment construction unit 1. Is installed, and the corresponding thermocouple integration port C is installed in both the high temperature environment construction unit 2 and the low temperature environment construction unit 3, and the three sets of thermocouple components are integrated to realize the temperature of the test material sample in real time. Achieve monitoring and feedback. Real-time monitoring and feedback of the temperature of the test material sample are realized, a laser vibration meter / acoustic emission integrated port 124 is installed in the vacuum / inert atmosphere environment construction unit 1, and the high temperature environment construction unit 2 and the low temperature environment construction unit 3 are equipped with. In each case, the corresponding laser vibration meter / acoustic emission integrated port D is installed, and by integrating the laser vibration meter and the acoustic emission device, accurate measurement and characteristic evaluation of the vibration displacement and internal crack information of the test material sample are performed. To realize. An extensometer integrated port is installed in the vacuum / inert atmosphere environment construction unit 1, and an extensometer integrated port E corresponding to the extensometer integrated port is installed in both the high temperature environment construction unit 2 and the low temperature environment construction unit 3 to integrate the extensometer. By doing so, an accurate measurement of the strain of the test material sample is realized.

前記真空・不活性雰囲気環境構築ユニット１の上側と下側の機械的負荷ポート間の距離、及び上側波形管１１５、剛性スリーブ１０８、上側の機械的負荷ポートＢ₃、下側の機械的負荷ポートＢ₄のサイズは、市販の超音波疲労試験装置とマッチして超音波疲労サンプルのゲージ長の中点がその場観察ポートの中央に位置することを保証する。 The distance between the upper and lower mechanical load ports of the vacuum / inert atmosphere environment construction unit 1, the upper corrugated tube 115, the rigid sleeve 108, the upper mechanical load port B ₃ , and the lower mechanical load port. The size of B ₄ matches with commercially available ultrasonic fatigue testing equipment to ensure that the midpoint of the gauge length of the ultrasonic fatigue sample is located in the center of the in-situ observation port.

前記真空・不活性雰囲気環境構築ユニット１の前側と後側にそれぞれ２つの前側固定部品１０３と２つの後側固定部品１１９が設置され、４つの固定部品は高温環境構築ユニット２と低温環境構築ユニット３で共有されることにより、そのうち高温環境構築ユニット２は、コネクティングロッド２０１を介して前側固定部品１０３および後側固定部品１１９に接続され、低温環境構築ユニット３は、冷媒管Ｉ３０１、冷媒管II３０２、冷媒管III ３０５、冷媒管IV３０６を介して前側固定部品１０３、後側固定部品１１９に剛性接続されている。それにより高温環境構築ユニット２と低温環境構築ユニット３の設置、分解、相互交換が非常に便利になる。 Two front fixing parts 103 and two rear fixing parts 119 are installed on the front side and the rear side of the vacuum / inert atmosphere environment construction unit 1, respectively, and the four fixing parts are the high temperature environment construction unit 2 and the low temperature environment construction unit. By being shared by 3, the high temperature environment construction unit 2 is connected to the front fixing component 103 and the rear fixing component 119 via the connecting rod 201, and the low temperature environment construction unit 3 is connected to the refrigerant pipe I301 and the refrigerant pipe II302. , It is rigidly connected to the front fixing component 103 and the rear fixing component 119 via the refrigerant pipe III 305 and the refrigerant pipe IV 306. As a result, the installation, disassembly, and mutual exchange of the high temperature environment construction unit 2 and the low temperature environment construction unit 3 become very convenient.

前記真空・不活性雰囲気環境構築ユニット１は前後開閉式であり、チャンバードア１１４は、ヒンジ１２７を介して真空・雰囲気チャンバー１２８に接続され、ロッカー１０１は、ネジで真空・雰囲気チャンバー１２８に剛性接続され、上側波形管１１５、剛性スリーブ１０８、左側波形管１０２、および右側波形管１１３は、それぞれネジで真空・雰囲気チャンバー１２８の上側、下側、左側、右側の機械的負荷ポートと剛性接続され、前側固定部品１０３および後側固定部品１１９は、ネジでそれぞれチャンバードア１１４、真空・雰囲気チャンバー１２８に剛性接続され、熱電対部品Ｉ１０７、熱電対部品II１１６、熱電対部品III １２３は、ネジで真空・不活性雰囲気環境構築ユニット１の熱電対統合ポートに剛性接続され、試験材料サンプルの温度のリアルタイム監視とフィードバックを実現する。フランジ１３１は、真空・雰囲気チャンバー１２８の後側上部にある伸縮計統合ポートに剛性接続され、断熱部品１３０とフランジ１３１に剛性接続され、伸縮計固定ホルダー１２９は、真空・雰囲気チャンバー１２８の後側の右上に溶接され、真空排気ポート１３２は、真空・雰囲気チャンバー１２８の後側の左上に設置され、前部その場観察窓１１７および後部その場観察窓１２１は、ネジによってそれぞれチャンバードア１１４および真空・雰囲気チャンバー１２８に剛性接続され、真空計１２０は真空・雰囲気チャンバー１２８の左側に固定されており、真空・不活性雰囲気環境構築ユニット１内の真空度をリアルタイムで監視する。 The vacuum / inert atmosphere environment construction unit 1 is a front / rear opening / closing type, the chamber door 114 is connected to the vacuum / atmosphere chamber 128 via a hinge 127, and the rocker 101 is rigidly connected to the vacuum / atmosphere chamber 128 with screws. The upper corrugated tube 115, the rigid sleeve 108, the left corrugated tube 102, and the right corrugated tube 113 are rigidly connected to the upper, lower, left, and right mechanical load ports of the vacuum / atmosphere chamber 128 with screws, respectively. The front fixing part 103 and the rear fixing part 119 are rigidly connected to the chamber door 114 and the vacuum / atmosphere chamber 128 with screws, respectively, and the thermocouple part I107, the thermocouple component II116, and the thermocouple component III 123 are vacuumed with screws. It is rigidly connected to the thermocouple integrated port of the inert atmosphere environment construction unit 1 to realize real-time monitoring and feedback of the temperature of the test material sample. The flange 131 is rigidly connected to the expansion / contraction integrated port at the upper rear side of the vacuum / atmosphere chamber 128, and is rigidly connected to the heat insulating component 130 and the flange 131. Welded to the upper right of, the vacuum exhaust port 132 is installed in the upper left of the rear side of the vacuum / atmosphere chamber 128, and the front in-situ observation window 117 and the rear in-situ observation window 121 are screwed to the chamber door 114 and vacuum, respectively. -Rigidly connected to the atmosphere chamber 128, the vacuum meter 120 is fixed to the left side of the vacuum / atmosphere chamber 128, and monitors the degree of vacuum in the vacuum / inert atmosphere environment construction unit 1 in real time.

前記断熱部品１３０は、高温合金板１３００１および高温合金棒１３００２を含み、これらは、ナットを介してフランジ１３１に剛性接続され、高温合金板１３００１が全部で４つあり、その中央に貫通穴があり、両側に対称の細長い穴があり、高温合金板１３００１は１５ｃｍ間隔で等間隔に配置され、中央の貫通穴を介して高温合金棒１３００２に剛性接続されている。 The heat insulating component 130 includes a high temperature alloy plate 13001 and a high temperature alloy rod 13002, which are rigidly connected to the flange 131 via a nut, and has a total of four high temperature alloy plates 13001 with a through hole in the center thereof. , There are symmetrical elongated holes on both sides, and the high temperature alloy plates 13001 are arranged at equal intervals of 15 cm and are rigidly connected to the high temperature alloy rod 13002 through the central through hole.

前記高温環境構築ユニット２の上側にある機械的負荷ポートに交換可能部品２０５が設置されており、実際の試験要件に応じて高温３点曲げ固定具・高温４点曲げ固定具・高温圧縮固定具・アルミナ繊維ブロックに交換する。 A replaceable part 205 is installed in the mechanical load port on the upper side of the high temperature environment construction unit 2, and a high temperature 3-point bending fixture, a high-temperature 4-point bending fixture, and a high-temperature compression fixture are installed according to the actual test requirements. -Replace with an alumina fiber block.

前記低温環境構築ユニット３では、前部冷却チャンバー３０３と後部冷却チャンバー３０４の内側に、垂直に配置された８枚のステンレス鋼製垂直板がある。 In the low temperature environment construction unit 3, there are eight stainless steel vertical plates arranged vertically inside the front cooling chamber 303 and the rear cooling chamber 304.

前記前部その場観察窓１１７は垂直方向から２°傾斜しており、後部その場観察窓１２１は青いコバルトガラス材料で作られる。 The front in-situ observation window 117 is tilted 2 ° from the vertical direction, and the rear in-situ observation window 121 is made of a blue cobalt glass material.

本発明の有益な効果は以下のとおりである。
（１）モジュラー設計のアイデアを採用する：本発明は、真空・不活性雰囲気環境構築ユニット、高温環境構築ユニット、低温環境構築ユニットを含む。高温環境構築ユニットと低温環境ユニットは交換可能で、分解・設置が非常に便利である。
（２）優れた統合性を有する：本発明の真空・不活性雰囲気環境構築ユニット、高温環境構築ユニットおよび低温環境構築ユニットにはすべて、その場観察ポート、機械的負荷ポート、熱電対統合ポート、レーザー振動計・アコースティックエミッション統合ポート、伸縮計統合ポートが設置されている。１種または複数種のその場イメージング機器と機械的負荷機器を柔軟に統合でき、さまざまな荷重形態のその場試験を実行できる。熱電対を統合して、試験材料サンプルの温度のリアルタイム監視とフィードバックを実現でき、レーザー振動計・アコースティックエミッション装置を統合して、試験材料サンプルの温度のリアルタイム監視とフィードバックを実現し、試験材料サンプルの振動変位と内部亀裂情報への正確な測定と特性評価を実現でき、高温伸縮計を統合して、試験材料サンプルのひずみを正確に測定できる。
（３）温度範囲が広い：本発明は、高温環境構築ユニットと低温環境ユニットの交換使用により、－７０℃～１２００℃の温度範囲を構築することができ、試験温度範囲が広い。
（４）真空又は不活性雰囲気を構築できる：本発明の真空・不活性雰囲気環境構築ユニットには、真空排気穴が設置され、外部真空排気システムまたは不活性ガスシステムに接続されて、真空または不活性ガス環境を構築して、試験材料サンプル表面の酸化を防止できる。 The beneficial effects of the present invention are as follows.
(1) Adopting the idea of modular design: The present invention includes a vacuum / inert atmosphere environment construction unit, a high temperature environment construction unit, and a low temperature environment construction unit. The high temperature environment construction unit and the low temperature environment unit are interchangeable, and it is very convenient to disassemble and install.
(2) Has excellent integration: The vacuum / inert atmosphere environment construction unit, the high temperature environment construction unit and the low temperature environment construction unit of the present invention all have an in-situ observation port, a mechanical load port, a thermocouple integrated port, and the like. A laser vibrometer / acoustic emission integrated port and an extensometer integrated port are installed. One or more in-situ imaging devices and mechanical load devices can be flexibly integrated to perform in-situ tests on various load forms. The thermocouple can be integrated for real-time monitoring and feedback of the temperature of the test material sample, and the laser extensometer / acoustic emission device can be integrated for real-time monitoring and feedback of the temperature of the test material sample. Accurate measurement and characteristic evaluation of vibration displacement and internal crack information can be realized, and the strain of the test material sample can be accurately measured by integrating the high temperature extensometer.
(3) Wide temperature range: According to the present invention, the temperature range of −70 ° C. to 1200 ° C. can be constructed by exchanging the high temperature environment construction unit and the low temperature environment unit, and the test temperature range is wide.
(4) A vacuum or an inert atmosphere can be constructed: The vacuum / inert atmosphere environment construction unit of the present invention is provided with a vacuum exhaust hole and is connected to an external vacuum exhaust system or an inert gas system to form a vacuum or an inert atmosphere. An active gas environment can be constructed to prevent oxidation of the surface of the test material sample.

本明細書に記載の図面は、本発明のさらなる理解を提供するために使用され、本出願の一部を構成する。本発明の模式性実施例および説明は、本発明を説明するために使用され、本発明の不適切な制限を構成するものではない。 The drawings described herein are used to provide a further understanding of the invention and form part of this application. Schematic Examples and Descriptions of the Invention are used to illustrate the invention and do not constitute an inappropriate limitation of the invention.

図１は、本発明の真空・不活性雰囲気環境構築ユニットおよび高温環境構築ユニットの断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of the vacuum / inert atmosphere environment construction unit and the high temperature environment construction unit of the present invention. 図２は、本発明の真空・不活性雰囲気環境構築ユニットおよび低温環境構築ユニットの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the vacuum / inert atmosphere environment construction unit and the low temperature environment construction unit of the present invention. 図３は、本発明の真空・不活性雰囲気環境構築ユニットの正面図である。FIG. 3 is a front view of the vacuum / inert atmosphere environment construction unit of the present invention. 図４は、本発明の真空・不活性雰囲気環境構築ユニットの背面図である。FIG. 4 is a rear view of the vacuum / inert atmosphere environment construction unit of the present invention. 図５は、本発明の断熱部品の構造の模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram of the structure of the heat insulating component of the present invention. 図６は、本発明の高温合金板の構造模式図である。FIG. 6 is a schematic structural diagram of the high temperature alloy plate of the present invention. 図７は、本発明の高温環境構築ユニットの構造の模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram of the structure of the high temperature environment construction unit of the present invention. 図８は、本発明の高温環境構築ユニットの分解図である。FIG. 8 is an exploded view of the high temperature environment construction unit of the present invention. 図９は、本発明の低温環境構築ユニットの構造の模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram of the structure of the low temperature environment construction unit of the present invention. 図１０は、本発明の低温環境構築ユニットの分解図である。FIG. 10 is an exploded view of the low temperature environment construction unit of the present invention. 図１１は、本発明の高温環境構築ユニット、低温環境構築ユニットの相互交換模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram of mutual exchange between the high temperature environment construction unit and the low temperature environment construction unit of the present invention. 図１２は、本発明の低温環境構築ユニットの冷媒体循環の模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram of the circulation of the refrigerant body of the low temperature environment construction unit of the present invention. 図１３は、本発明の前部冷却チャンバーの内部構造の模式図である。FIG. 13 is a schematic view of the internal structure of the front cooling chamber of the present invention. 図１４は、本発明の前側その場観察ポート構造の模式図である。FIG. 14 is a schematic diagram of the front in-situ observation port structure of the present invention.

本発明の詳細な内容および発明を実施するための形態は、図面を参照しながら以下でさらに説明される。 The detailed contents of the present invention and the embodiments for carrying out the invention will be further described below with reference to the drawings.

図１から図１４を参照すると、本発明の高温・低温の複雑な雰囲気環境負荷装置は、リング状の均一シリコンモリブデン棒放射加熱を採用して高温環境（ＲＴ～１２００℃）の構築を実現し、循環冷媒体放射冷却を採用して低温環境（－７０℃～ＲＴ）の構造を実現し、および熱電対部品によってリアルタイムの温度測定とフィードバックを実現する。この装置は、前側と後側にその場観察窓を備えており、さまざまな高解像度のその場イメージング装置を柔軟に統合して、試験材料サンプルの表面マクロおよびミクロ形態のその場監視を実現できる。装置の上側、下側、左側、および右側には、機械的負荷ポートが設置されている。このポートは、１種または複数種の機械的負荷機器を統合して、試験材料サンプルへの単一および複合荷重の負荷を実現できる。この装置は、真空・不活性雰囲気部品を統合して、真空・不活性雰囲気環境の構築を実現することもできる。本発明は、高温・低温の複雑な雰囲気環境負荷装置を提供し、それにより高温・低温および単一・複合荷重下での材料の機械的特性のその場試験のための実行可能な技術的手段を提供する。本発明は、真空・不活性雰囲気環境構築ユニット１、高温環境構築ユニット２、低温環境構築ユニット３を含む。そのうち、真空・不活性雰囲気環境構築ユニット１は、ベース１０５を介して外部設置プラットフォームに剛性接続され、ローラー１０４は外部ガイドレールと係合することにより、ガイドレール方向に沿った装置全体の自由な動きを実現し、高温環境構築ユニット２は、コネクティングロッド２０１を介して前側固定部品１０３、後側固定部品１１９に剛性接続され、低温環境構築ユニット３は、冷媒管Ｉ３０１、冷媒管II３０２、冷媒管III ３０５、冷媒管IV３０６を介して前側固定部品１０３、後側固定部品１１９に剛性接続されている。 Referring to FIGS. 1 to 14, the high-temperature / low-temperature complex atmospheric environment load device of the present invention adopts a ring-shaped uniform silicon molybdenum rod radiative heating to realize the construction of a high-temperature environment (RT to 1200 ° C.). , Adopts radiative cooling of circulating refrigerant to realize the structure of low temperature environment (-70 ℃ ~ RT), and realizes real-time temperature measurement and feedback by thermocouple parts. The device has in-situ observation windows on the front and back, allowing flexible integration of various high-resolution in-situ imaging devices for in-situ monitoring of surface macro and micromorphology of test material samples. .. Mechanical load ports are installed on the upper, lower, left, and right sides of the device. This port can integrate one or more mechanical load devices to achieve single and combined load loads on test material samples. This device can also integrate the vacuum / inert atmosphere components to realize the construction of a vacuum / inert atmosphere environment. The present invention provides a complex atmospheric environmental load device at high and low temperatures, thereby viable technical means for in-situ testing of the mechanical properties of materials under high and low temperatures and single and combined loads. I will provide a. The present invention includes a vacuum / inert atmosphere environment construction unit 1, a high temperature environment construction unit 2, and a low temperature environment construction unit 3. Among them, the vacuum / inert atmosphere environment construction unit 1 is rigidly connected to the external installation platform via the base 105, and the roller 104 is engaged with the external guide rail so that the entire device can be freely set along the guide rail direction. The high temperature environment construction unit 2 is rigidly connected to the front side fixing component 103 and the rear side fixing component 119 via the connecting rod 201, and the low temperature environment construction unit 3 is connected to the refrigerant pipe I301, the refrigerant pipe II302, and the refrigerant pipe. It is rigidly connected to the front fixing part 103 and the rear fixing part 119 via the III 305 and the refrigerant pipe IV 306.

図３および図４を参照すると、本発明の真空・不活性雰囲気環境構築ユニット１は、ロッカー１０１、左側波形管１０２、前側固定部品１０３、ローラー１０４、ベース１０５、前側航空コネクタ１０６、熱電対部品Ｉ１０７、剛性スリーブ１０８、チャンバードアクーラント導入口１０９、固定ホルダー１１０、チャンバー右側クーラント導入口１１１、チャンバー右側クーラント導出口１１２、右側波形管１１３、チャンバードア１１４、上側波形管１１５、熱電対部品II１１６、前部その場観察窓１１７、チャンバードアクーラント導出口１１８、後側固定部品１１９、真空計１２０、後部その場観測窓１２１、後側航空コネクタ１２２、熱電対部品III １２３、レーザー振動計・アコースティックエミッション統合ポート１２４、チャンバー左側クーラント導入口１２５、チャンバー左側クーラント導出口１２６、ヒンジ１２７、真空・雰囲気チャンバー１２８、伸縮計固定ホルダー１２９、断熱部品１３０、高温合金板１３００１、高温合金棒１３００２、フランジ１３１、真空排気ポート１３２を含み、真空排気ポート１３２を介して外部真空排気システムまたは不活性ガスシステムを接続して、真空または不活性ガス環境を構築できる。真空・不活性雰囲気環境構築ユニット１は前後開閉式であり、チャンバードア１１４は、ヒンジ１２７を介して真空・雰囲気チャンバー１２８に接続され、ロッカー１０１は、ネジで真空・雰囲気チャンバー１２８に剛性接続され、チャンバードア１１４の最大開閉角度は９０°である。上側波形管１１５、剛性スリーブ１０８、左側波形管１０２、および右側波形管１１３は、それぞれネジで真空・雰囲気チャンバー１２８の上側、下側、左側、右側の機械的負荷ポートと剛性接続され、前側固定部品１０３および後側固定部品１１９は、ネジでそれぞれチャンバードア１１４、真空・雰囲気チャンバー１２８に剛性接続され、熱電対部品Ｉ１０７、熱電対部品II１１６、熱電対部品III １２３は、ネジで真空・不活性雰囲気環境構築ユニット１の熱電対統合ポートに剛性接続され、試験材料サンプルの温度のリアルタイム監視とフィードバックを実現するために使用される。フランジ１３１は、ネジで真空・雰囲気チャンバー１２８の後側上部にある伸縮計統合ポートに剛性接続され、断熱部品１３０は、端部ネジでフランジ１３１に剛性接続され、伸縮計固定ホルダー１２９は、真空・雰囲気チャンバー１２８の後側の右上に溶接され、真空排気ポート１３２は、真空・雰囲気チャンバー１２８の後側の左上に設置され、チャンバーの左側にあるクーラント導入口１２５、チャンバーの左側にあるクーラント導出口１２６は、ネジで真空・雰囲気チャンバー１２８の左側に固定され、外部水循環装置に接続し、真空・雰囲気チャンバー１２８の左側の冷却を実現する。チャンバーの右側にあるクーラント導入口１１１、チャンバーの右側にあるクーラント導出口１１２は、ネジで真空・雰囲気チャンバー１２８右側固定され、外部水循環装置に接続し、真空・雰囲気チャンバー１２８の右側の冷却を実現する。チャンバードアクーラント導入口１０９、チャンバードアクーラント導出口１１８は、ネジでチャンバードア１１４に固定され、外部水循環装置に接続し、チャンバーのドア１１４の冷却を実現する。前部その場観察窓１１７および後部その場観察窓１２１は、ネジによってそれぞれチャンバードア１１４および真空・雰囲気チャンバー１２８に剛性接続され、真空計１２０はネジで真空・雰囲気チャンバー１２８の左側に固定されており、真空・不活性雰囲気環境構築ユニット１内の真空度をリアルタイムで監視するために用いられる。ベース１０５は、真空・雰囲気チャンバー１２８の下端に溶接され、固定ホルダー１１０は、ネジによってベース１０５に剛性接続され、ローラー１０４は、ネジによって固定ホルダー１１０に剛性接続される。前側航空コネクタ１０６および後側航空コネクタ１２２は、ネジによってそれぞれチャンバードア１１４および真空・雰囲気チャンバー１２８に剛性接続されている。 Referring to FIGS. 3 and 4, the vacuum / inert atmosphere environment construction unit 1 of the present invention includes a rocker 101, a left corrugated tube 102, a front fixing component 103, a roller 104, a base 105, a front aviation connector 106, and a thermocouple component. I107, rigid sleeve 108, chamber door coolant inlet 109, fixed holder 110, chamber right coolant inlet 111, chamber right coolant outlet 112, right corrugated tube 113, chamber door 114, upper corrugated tube 115, thermocouple component II116, Front in-situ observation window 117, chamber door coolant outlet 118, rear fixing part 119, vacuum gauge 120, rear in-situ observation window 121, rear aviation connector 122, thermocouple component III 123, laser vibration meter / acoustic emission Integrated port 124, chamber left coolant inlet 125, chamber left coolant outlet 126, hinge 127, vacuum / atmosphere chamber 128, telescopic meter fixing holder 129, heat insulating parts 130, high temperature alloy plate 13001, high temperature alloy rod 13002, flange 131, A vacuum or inert gas environment can be constructed by including the vacuum exhaust port 132 and connecting an external vacuum exhaust system or an inert gas system via the vacuum exhaust port 132. The vacuum / inert atmosphere environment construction unit 1 is a front / rear opening / closing type, the chamber door 114 is connected to the vacuum / atmosphere chamber 128 via a hinge 127, and the rocker 101 is rigidly connected to the vacuum / atmosphere chamber 128 with a screw. The maximum opening / closing angle of the chamber door 114 is 90 °. The upper corrugated tube 115, the rigid sleeve 108, the left corrugated tube 102, and the right corrugated tube 113 are rigidly connected to the upper, lower, left, and right mechanical load ports of the vacuum / atmosphere chamber 128 by screws, respectively, and fixed to the front side. The component 103 and the rear fixing component 119 are rigidly connected to the chamber door 114 and the vacuum / atmosphere chamber 128 with screws, respectively, and the thermocouple component I107, the thermocouple component II116, and the thermocouple component III 123 are vacuum / inert with screws. It is rigidly connected to the thermocouple integration port of the atmosphere environment construction unit 1 and is used to realize real-time monitoring and feedback of the temperature of the test material sample. The flange 131 is rigidly connected to the telescopic meter integrated port at the rear upper part of the vacuum / atmosphere chamber 128 with a screw, the heat insulating component 130 is rigidly connected to the flange 131 with an end screw, and the telescopic meter fixing holder 129 is vacuumed. Welded to the upper right on the rear side of the atmosphere chamber 128, the vacuum exhaust port 132 is installed on the upper left on the rear side of the vacuum / atmosphere chamber 128, the coolant inlet 125 on the left side of the chamber, and the coolant guide on the left side of the chamber. The outlet 126 is fixed to the left side of the vacuum / atmosphere chamber 128 with a screw and connected to an external water circulation device to realize cooling on the left side of the vacuum / atmosphere chamber 128. The coolant inlet 111 on the right side of the chamber and the coolant outlet 112 on the right side of the chamber are fixed on the right side of the vacuum / atmosphere chamber 128 with screws and connected to the external water circulation device to realize cooling on the right side of the vacuum / atmosphere chamber 128. do. The chamber door coolant inlet 109 and the chamber door coolant outlet 118 are fixed to the chamber door 114 with screws and connected to an external water circulation device to realize cooling of the chamber door 114. The front in-situ observation window 117 and the rear in-situ observation window 121 are rigidly connected to the chamber door 114 and the vacuum / atmosphere chamber 128 by screws, respectively, and the vacuum gauge 120 is fixed to the left side of the vacuum / atmosphere chamber 128 by screws. It is used to monitor the degree of vacuum in the vacuum / inert atmosphere environment construction unit 1 in real time. The base 105 is welded to the lower end of the vacuum / atmosphere chamber 128, the fixing holder 110 is rigidly connected to the base 105 by screws, and the roller 104 is rigidly connected to the fixing holder 110 by screws. The front aviation connector 106 and the rear aviation connector 122 are rigidly connected to the chamber door 114 and the vacuum / atmosphere chamber 128 by screws, respectively.

図７に示すように、本発明の高温環境構築ユニット２は、コネクティングロッド２０１、シリコンモリブデン棒２０２、電気継手２０３、後側高温炉体２０４、交換可能部品２０５、前側高温炉体２０６、直角接続板２０７を含み、高温炉体は前後開閉であり、そのうち、前側高温炉体２０６は、コネクティングロッド２０１を介して前側固定部品１０３に接続されてチャンバードア１１４に固定され、後側高温炉体２０４は、コネクティングロッド２０１を介して後側固定部品１１９に接続されて真空・雰囲気チャンバー１２８に固定される。８本のシリコンモリブデン棒２０２は、後側高温炉体２０４および前側高温炉体２０６にリング状に均一に分布し、安定した高温環境（ＲＴ～１２００℃）を構築する。電気継手２０３は、シリコンモリブデン棒２０２の端部に固定されている。後側高温炉体２０４、前側高温炉体２０６の内部はアルミナ繊維板で作られており、外部は高温合金板で包まれている。直角接続板２０７は、後側高温炉体２０４および前側高温炉体２０６の高温合金シェルに溶接され、コネクティングロッド２０１は、直角接続板２０７に溶接されている。 As shown in FIG. 7, the high temperature environment construction unit 2 of the present invention includes a connecting rod 201, a silicon molybdenum rod 202, an electric joint 203, a rear high temperature furnace body 204, a replaceable part 205, a front side high temperature furnace body 206, and a right angle connection. The high-temperature furnace body includes the plate 207, and the high-temperature furnace body is opened and closed in the front-rear direction. Is connected to the rear fixing part 119 via the connecting rod 201 and fixed to the vacuum / atmosphere chamber 128. The eight silicon molybdenum rods 202 are uniformly distributed in a ring shape on the rear high temperature furnace body 204 and the front high temperature furnace body 206 to build a stable high temperature environment (RT to 1200 ° C.). The electric joint 203 is fixed to the end of the silicon molybdenum rod 202. The inside of the rear high temperature furnace body 204 and the front side high temperature furnace body 206 is made of an alumina fiber plate, and the outside is wrapped with a high temperature alloy plate. The right-angled connecting plate 207 is welded to the high-temperature alloy shells of the rear high-temperature furnace body 204 and the front-side high-temperature furnace body 206, and the connecting rod 201 is welded to the right-angled connecting plate 207.

図９、図１２に示すように、本発明の低温環境構築ユニット３は、冷媒管Ｉ３０１、冷媒管II３０２、冷媒管II３０２、前部冷却チャンバー３０３、後部冷却チャンバー３０４、冷媒管III ３０５、冷媒管IV３０６を含み、冷却チャンバー体は前後開閉であり、そのうち前部冷却チャンバー３０３は、チャンバードア１１４に固定されるように冷媒管Ｉ３０１および冷媒管II３０２を介して前側固定部品１０３に接続され、後部冷却チャンバー３０４は、真空・雰囲気チャンバー１２８に固定されるように冷媒管III ３０５、冷媒管ＩＶ３０６を介して後側固定部品１１９に接続される。冷媒管II３０２は、外部冷却装置の冷媒体の導出口に接続されている冷媒体の導入口であり、冷媒管III ３０５は、外部冷却装置の冷媒体の導入口に接続されている冷媒体の導出口であり、冷媒管Ｉ３０１と冷媒管IV３０６は、ホースで接続されて冷却回路を形成し、安定した低温環境（－７０℃～ＲＴ）を構築する。 As shown in FIGS. 9 and 12, the low temperature environment construction unit 3 of the present invention includes the refrigerant pipe I301, the refrigerant pipe II302, the refrigerant pipe II302, the front cooling chamber 303, the rear cooling chamber 304, the refrigerant pipe III 305, and the refrigerant pipe. Including IV306, the cooling chamber body opens and closes back and forth, of which the front cooling chamber 303 is connected to the front fixing component 103 via the refrigerant pipe I301 and the refrigerant pipe II302 so as to be fixed to the chamber door 114, and the rear cooling is performed. The chamber 304 is connected to the rear fixing component 119 via the refrigerant pipe III 305 and the refrigerant pipe IV 306 so as to be fixed to the vacuum / atmosphere chamber 128. The refrigerant pipe II 302 is an introduction port of the refrigerant body connected to the outlet of the refrigerant body of the external cooling device, and the refrigerant pipe III 305 is a refrigerant body connected to the introduction port of the refrigerant body of the external cooling device. The outlet, the refrigerant pipe I301 and the refrigerant pipe IV306 are connected by a hose to form a cooling circuit, and a stable low temperature environment (−70 ° C. to RT) is constructed.

図３、図４、図８、図１０に示すように、本発明の真空・不活性雰囲気環境構築ユニット１の上側、下側、左側、右側にすべて、機械的負荷ポートが設置され、高温環境構築ユニット２と低温環境構築ユニット３にはいずれも、それに対応する機械的負荷ポート（左側の機械的負荷ポートＢ₁、右側の機械的負荷ポートＢ₂、上側の機械的負荷ポートＢ₃、下側の機械的負荷ポートＢ₄）が設置され、外部の静的および動的な機械的負荷装置と統合して使用することで、試験材料サンプルに単一および複合の機械的荷重負荷を実現する。真空・不活性雰囲気環境構築ユニット１の前側と後側にはいずれもその場観察ポートが設置されており、高温環境構築ユニット２、低温環境構築ユニット３にはいずれもそれに対応する前側その場観察ポートＡ₁、後側その場観察ポートＡ₂が設置され、さまざまな高解像度のその場イメージング機器を柔軟に統合して、試験材料サンプルの表面のマクロおよびミクロ形態のその場監視を実現できる。真空・不活性雰囲気環境構築ユニット１に３つの熱電対統合ポートが設置され、高温環境構築ユニット２と低温環境構築ユニット３にはいずれも、それに対応する熱電対統合ポートＣが設置され、３セットの熱電対部品を統合して、試験材料サンプルの温度のリアルタイム監視とフィードバックを実現する。真空・不活性雰囲気環境構築ユニット１にレーザー振動計・アコースティックエミッション統合ポート１２４が設置され、高温環境構築ユニット２と低温環境構築ユニット３にはいずれも、それに対応するレーザー振動計・アコースティックエミッション統合ポートＤが設置され、レーザー振動計とアコースティックエミッション装置を統合して、試験材料サンプルの振動変位と内部亀裂情報への正確な測定と特性評価を実現できる。真空・不活性雰囲気環境構築ユニット１に伸縮計統合ポートが設置され、高温環境構築ユニット２と低温環境構築ユニット３にはいずれも、対応する伸縮計統合ポートＥが設置され、伸縮計を統合して、試験材料サンプルのひずみへの正確な測定を実現できる。本発明の真空・不活性雰囲気環境構築ユニット１の上側、下側機械的負荷ポート間の距離、上側波形管１１５、剛性スリーブ１０８、及び上側機械的負荷ポートＢ₃、下側機械的負荷ポートＢ₄はすべて、市販の超音波疲労試験装置を統合して、超音波疲労試験片のゲージ長の中点がその場観察ポートの中央に位置することを確認するように特別に設計されている。 As shown in FIGS. 3, 4, 8, and 10, mechanical load ports are installed on the upper, lower, left, and right sides of the vacuum / inert atmosphere environment construction unit 1 of the present invention, and a high temperature environment is provided. Both the construction unit 2 and the low temperature environment construction unit 3 have corresponding mechanical load ports (mechanical load port B ₁ on the left side, mechanical load port B ₂ on the right side, mechanical load port B ₃ on the upper side, and lower). Side mechanical load port _B4 ) is installed and used in conjunction with external static and dynamic mechanical load equipment to provide single and composite mechanical load loads on test material samples. .. In-situ observation ports are installed on both the front and rear sides of the vacuum / inert atmosphere environment construction unit 1, and the front-side in-situ observation corresponding to both the high-temperature environment construction unit 2 and the low-temperature environment construction unit 3 is provided. Port A ₁ and posterior in-situ observation port A ₂ are installed to flexibly integrate various high-resolution in-situ imaging devices to enable in-situ monitoring of the surface of the test material sample in macro and micro morphology. Three thermocouple integrated ports are installed in the vacuum / inert atmosphere environment construction unit 1, and corresponding thermocouple integrated ports C are installed in both the high temperature environment construction unit 2 and the low temperature environment construction unit 3 for three sets. Integrates thermocouple components for real-time monitoring and feedback of temperature of test material samples. The laser vibrometer / acoustic emission integrated port 124 is installed in the vacuum / inert atmosphere environment construction unit 1, and the corresponding laser vibrometer / acoustic emission integrated port is installed in both the high temperature environment construction unit 2 and the low temperature environment construction unit 3. D is installed and the laser vibrometer and acoustic emission device can be integrated to realize accurate measurement and characteristic evaluation of the vibration displacement and internal crack information of the test material sample. An extensometer integrated port is installed in the vacuum / inert atmosphere environment construction unit 1, and a corresponding extensometer integrated port E is installed in both the high temperature environment construction unit 2 and the low temperature environment construction unit 3 to integrate the extensometer. Therefore, accurate measurement of the strain of the test material sample can be realized. The distance between the upper and lower mechanical load ports of the vacuum / inert atmosphere environment construction unit 1 of the present invention, the upper corrugated tube 115, the rigid sleeve 108, the upper mechanical load port B ₃ , and the lower mechanical load port B. All ₄ are specially designed to integrate commercially available ultrasonic fatigue test equipment to ensure that the midpoint of the gauge length of the ultrasonic fatigue test piece is located in the center of the in-situ observation port.

図３、図４、図７、図９に示すように、本発明の真空・不活性雰囲気環境構築ユニット１の前側と後側にそれぞれ２つの前側固定部品１０３と２つの後側固定部品１１９が設置され、上記４つの固定部品は高温環境構築ユニット２と低温環境構築ユニット３で共有されることにより、そのうち高温環境構築ユニット２は、コネクティングロッド２０１を介して前側固定部品１０３および後側固定部品１１９に接続され、低温環境構築ユニット３は、冷媒管Ｉ３０１、冷媒管II３０２、冷媒管III ３０５、冷媒管IV３０６を介して前側固定部品１０３、後側固定部品１１９に剛性接続されている。それにより高温環境構築ユニット２と低温環境構築ユニット３の設置、分解、相互交換が非常に便利になる。 As shown in FIGS. 3, 4, 7, and 9, two front fixing parts 103 and two rear fixing parts 119 are provided on the front side and the rear side of the vacuum / inert atmosphere environment construction unit 1 of the present invention, respectively. The four fixing parts are installed and shared by the high temperature environment construction unit 2 and the low temperature environment construction unit 3, so that the high temperature environment construction unit 2 is the front side fixing part 103 and the rear side fixing part via the connecting rod 201. Connected to 119, the low temperature environment construction unit 3 is rigidly connected to the front fixing component 103 and the rear fixing component 119 via the refrigerant pipe I 301, the refrigerant pipe II 302, the refrigerant pipe III 305, and the refrigerant pipe IV 306. As a result, the installation, disassembly, and mutual exchange of the high temperature environment construction unit 2 and the low temperature environment construction unit 3 become very convenient.

図５、図６に示すように、本発明の前記断熱部品１３０は、高温合金板１３００１および高温合金棒１３００２を含み、これらは、ナットを介してフランジ１３１に剛性接続される。高温合金板１３００１が全部で４つあり、その中央に貫通穴があり、両側に対称の細長い穴がある。高温合金板１３００１は１５ｃｍ間隔で等間隔に配置され、中央の貫通穴を介して高温合金棒１３００２に剛性接続されている。これにより伸縮計（外部機器）が使用中に高温環境に干渉されないようにし、伸縮計（外部機器）の測定精度を確保する。 As shown in FIGS. 5 and 6, the heat insulating component 130 of the present invention includes a high temperature alloy plate 13001 and a high temperature alloy rod 13002, which are rigidly connected to the flange 131 via a nut. There are a total of four high temperature alloy plates 13001, with a through hole in the center and symmetrical elongated holes on both sides. The high temperature alloy plates 13001 are arranged at equal intervals of 15 cm and are rigidly connected to the high temperature alloy rod 13002 through a through hole in the center. This prevents the extensometer (external device) from being interfered with by the high temperature environment during use, and ensures the measurement accuracy of the extensometer (external device).

図８を参照すると、本発明の交換可能部品２０５は、高温環境構築ユニット２の上側の機械的負荷ポートに設置され、実際の試験要件に応じて高温３点曲げ固定具・高温４点曲げ固定具・高温圧縮固定具・アルミナ繊維ブロックなどに交換することができる。 Referring to FIG. 8, the replaceable part 205 of the present invention is installed in the mechanical load port on the upper side of the high temperature environment construction unit 2, and is a high temperature 3-point bending fixative / high-temperature 4-point bending fixing according to actual test requirements. It can be replaced with tools, high temperature compression fixtures, alumina fiber blocks, etc.

図１３を参照すると、本発明の低温環境構築ユニット３では、前部冷却チャンバー３０３、後部冷却チャンバー３０４内に、垂直に配置された８枚のステンレス鋼製垂直板があり、それにより冷媒体を均一かつ迅速に冷却チャンバー全体に充填し、構築された低温環境の均一性と安定性を確保する。 Referring to FIG. 13, in the low temperature environment construction unit 3 of the present invention, there are eight vertically arranged stainless steel vertical plates in the front cooling chamber 303 and the rear cooling chamber 304, whereby the refrigerant body is formed. Fill the entire cooling chamber uniformly and quickly to ensure the uniformity and stability of the constructed low temperature environment.

図１４に示すように、本発明の前部その場観察窓１１７において、観察窓は、垂直から一定の傾斜角（２°）にあり、これは、「ミラーイメージング効果」を効果的に回避し、その場イメージング機器のイメージング精度を確保できる。後部その場観察窓１２１は、青色コバルトガラスで作られており、迷光を効果的に除去し、イメージングの明瞭さを改善することができる。 As shown in FIG. 14, in the front in-situ observation window 117 of the present invention, the observation window is at a constant tilt angle (2 °) from the vertical, which effectively avoids the "mirror imaging effect". , The imaging accuracy of the in-situ imaging device can be ensured. The rear in-situ observation window 121 is made of blue cobalt glass, which can effectively remove stray light and improve the clarity of imaging.

上記は、本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明を限定することを意図するものではない。当業者にとって、本発明は、様々な修正および変更を有することができる。本発明に加えられたいかなる修正、同等の交換、改良などは、いずれも本発明の保護範囲に含まれるものとする。 The above is merely a preferred embodiment of the invention and is not intended to limit the invention. For those skilled in the art, the invention can have various modifications and modifications. Any modifications, equivalent replacements, improvements, etc. made to the present invention shall be included in the scope of protection of the present invention.

１真空・不活性雰囲気環境構築ユニット
２高温環境構築ユニット
３低温環境構築ユニット
１０１ロッカー
１０２左側波形管
１０３前側固定部品
１０４ローラー
１０５ベース
１０６前側航空コネクタ
１０７熱電対部品Ｉ
１０８剛性スリーブ
１０９チャンバードアクーラント導入口
１１０固定ホルダー
１１１チャンバー右側クーラント導入口
１１２チャンバー右側クーラント導出口
１１３右側波形管
１１４チャンバードア
１１５上側波形管
１１６熱電対部品II
１１７前部その場観察窓
１１８チャンバードアクーラント導出口
１１９後側固定部品
１２０真空計
１２１後部その場観測窓
１２２後側航空コネクタ
１２３熱電対部品III
１２４レーザー振動計・アコースティックエミッション統合ポート
１２５チャンバー左側クーラント導入口
１２６チャンバー左側クーラント導出口
１２７ヒンジ
１２８真空・雰囲気チャンバー
１２９伸縮計固定ホルダー
１３０断熱部品
１３１フランジ
１３２真空排気ポート
１３００１高温合金板
１３００２高温合金棒
２０１コネクティングロッド
２０２シリコンモリブデン棒
２０３電気継手
２０４後側高温炉体
２０５交換可能部品
２０６前側高温炉体
２０７直角接続板
３０１冷媒管Ｉ
３０２冷媒管II
３０３前部冷却チャンバー
３０４後部冷却チャンバー
３０５冷媒管III
３０６冷媒管IV
Ａ₁ 前側その場観察ポート
Ａ₂ 後側その場観察ポート
Ｂ₁ 左側機械的負荷ポート
Ｂ₂ 右側機械的負荷ポート
Ｂ₃ 上側機械的負荷ポート
Ｂ₄ 下側機械的負荷ポート
Ｃ熱電対統合ポート
Ｄレーザー振動計・アコースティックエミッション統合ポート
Ｅ伸縮計統合ポート 1 Vacuum / Inactive Atmosphere Environment Construction Unit 2 High Temperature Environment Construction Unit 3 Low Temperature Environment Construction Unit 101 Locker 102 Left Wave Tube 103 Front Fixed Parts 104 Roller 105 Base 106 Front Aviation Connector 107 Thermocouple Parts I
108 Rigid Sleeve 109 Chamber Door Coolant Inlet 110 Fixed Holder 111 Chamber Right Coolant Inlet 112 Chamber Right Coolant Outlet 113 Right Corrugated Tube 114 Chamber Door 115 Upper Corrugated Tube 116 Thermocouple Parts II
117 Front in-situ observation window 118 Chamber door coolant outlet 119 Rear fixed parts 120 Vacuum gauge 121 Rear in-situ observation window 122 Rear aviation connector 123 Thermocouple parts III
124 Laser Vibrometer / Acoustic Emission Integrated Port 125 Chamber Left Refrigerant Inlet 126 Chamber Left Coolant Outlet 127 Hinge 128 Vacuum / Atmosphere Chamber 129 Expansion Meter Fixed Holder 130 Insulation Parts 131 Flange 132 Vacuum Exhaust Port 13001 High Temperature Alloy Plate 13002 High Temperature Alloy Rod 201 Connecting rod 202 Silicon molybdenum rod 203 Electric joint 204 Rear high temperature chamber 205 Replaceable parts 206 Front high temperature chamber 207 Right angle connection plate 301 Refrigerant pipe I
302 Refrigerant pipe II
303 Front cooling chamber 304 Rear cooling chamber 305 Refrigerant pipe III
306 Refrigerant pipe IV
A ₁ Front in-situ observation port A ₂ Rear in-situ observation port B ₁ Left mechanical load port B ₂ Right mechanical load port B ₃ Upper mechanical load port B ₄ Lower mechanical load port C Thermocouple integrated port D Laser Vibrometer / Acoustic Emission Integrated Port E Extensometer Integrated Port

Claims

It includes a vacuum / inert atmosphere environment construction unit (1), a high temperature environment construction unit (2), and a low temperature environment construction unit (3), of which the vacuum / inert atmosphere environment construction unit (1) has a base (105). Rigidly connected to the external installation platform via, the roller (104) engages with the external guide rail to allow free movement of the entire device along the guide rail direction, and the high temperature environment construction unit (2) The low temperature environment construction unit (3) is rigidly connected to the front fixing component (103) and the rear fixing component (119) via the connecting rod (201), and the low temperature environment construction unit (3) is connected to the refrigerant pipe I (301), the refrigerant pipe II (302), and the refrigerant pipe II (302). It is rigidly connected to the front fixing part (103) and the rear fixing part (119) via the refrigerant pipe III (305) and the refrigerant pipe IV (306).
The front fixing component (103) and the rear fixing component (119) are installed on the front side and the rear side of the vacuum / inert atmosphere environment construction unit (1), and the front fixing component (103) and the rear fixing component (103) are installed. The side fixing component (119) is shared by the high temperature environment construction unit (2) and the low temperature environment construction unit (3), so that the high temperature environment construction unit (2) and the low temperature environment construction unit (3) are separated. A high-temperature / low-temperature complex atmospheric environment load device characterized in that it is interchangeably attached to the front fixing component (103) and the rear fixing component (119) .

Mechanical load ports are installed on the upper, lower, left, and right sides of the vacuum / inert atmosphere environment construction unit (1), and the high temperature environment construction unit (2) and the low temperature environment construction unit (3) are equipped with mechanical load ports. Are the corresponding mechanical load ports (left mechanical load port (B ₁ ), right mechanical load port (B ₂ ), upper mechanical load port (B ₃ ), lower mechanical load. Port (B ₄ ) ) is installed and integrated with external static and dynamic mechanical loading equipment to achieve single and composite mechanical loading on test material samples. In-situ observation ports are installed on both the front and rear sides of the active atmosphere environment construction unit (1), and the front side corresponding to both the high temperature environment construction unit (2) and the low temperature environment construction unit (3). In-situ observation port (A ₁ ) and rear in-situ observation port (A ₂ ) are installed to flexibly integrate various high-resolution in-situ imaging devices for macro and micromorphology of the surface of the test material sample. In-situ monitoring is realized, and three thermoelectric pair integrated ports are installed in the vacuum / inert atmosphere environment construction unit (1), and both the high temperature environment construction unit (2) and the low temperature environment construction unit (3) have it. A corresponding thermocouple integration port (C) is installed to integrate three sets of thermocouple components to enable real-time monitoring and feedback of the temperature of the test material sample, and a laser in the vacuum / inert atmosphere environment construction unit (1). A vibration meter / acoustic emission integrated port (124) is installed, and a corresponding laser vibration meter / acoustic emission integrated port (D) is installed in both the high temperature environment construction unit (2) and the low temperature environment construction unit (3). By integrating the laser vibration meter and the acoustic emission device, accurate measurement and characteristic evaluation of the vibration displacement and internal crack information of the test material sample are realized, and it expands and contracts to the vacuum / inert atmosphere environment construction unit (1). A meter integrated port is installed, and a telescopic meter integrated port (E) corresponding to each of the high temperature environment construction unit (2) and the low temperature environment construction unit (3) is installed, and the test is performed by integrating the telescopic meter. The complex atmospheric environment load device for high temperature and low temperature according to claim 1, which realizes accurate measurement of strain of a material sample.

The distance between the upper and lower mechanical load ports of the vacuum / inert atmosphere environment construction unit (1), the upper corrugated tube (115), the rigid sleeve (108), and the upper mechanical load port (B ₃ ). The size of the lower mechanical load port (B ₄ ) matches with commercially available ultrasonic fatigue test equipment to ensure that the midpoint of the gauge length of the ultrasonic fatigue sample is centered on the in-situ observation port. The complex atmospheric environment load device for high temperature and low temperature according to claim 1, wherein the device is characterized by the above.

The vacuum / inert atmosphere environment construction unit (1) is open / closed in the front-rear direction, the chamber door (114) is connected to the vacuum / atmosphere chamber (128) via a hinge (127), and the rocker (101) is. The vacuum / atmosphere chamber (128) is rigidly connected with screws, and the upper corrugated tube (115), rigid sleeve (108), left corrugated tube (102), and right corrugated tube (113) are connected to the vacuum / atmosphere chamber (113) with screws, respectively. Rigidly connected to the upper, lower, left and right mechanical load ports of (128), the front fixing part (103) and the rear fixing part (119) are screwed to the chamber door (114) and vacuum / atmosphere, respectively. Rigidly connected to the chamber (128), the thermocouple component I (107), thermocouple component II (116), and thermocouple component III (123) are screwed to the vacuum / inert atmosphere environment construction unit (1) thermocouple. Rigidly connected to the integrated port, which provides real-time monitoring and feedback of the temperature of the test material sample, and the flange (131) is rigidly connected to the telescopic meter integrated port at the rear upper part of the vacuum / atmosphere chamber (128). The insulation component (130) and the flange (131) are rigidly connected, the telescopic meter fixing holder (129) is welded to the upper right of the rear side of the vacuum / atmosphere chamber (128), and the vacuum exhaust port (132) is Installed in the upper left of the rear side of the vacuum / atmosphere chamber (128), the front in-situ observation window (117) and the rear in-situ observation window (121) are screwed into the chamber door (114) and the vacuum / atmosphere chamber (114), respectively. Rigidly connected to 128), the vacuum gauge (120) is fixed to the left side of the vacuum / atmosphere chamber (128) to monitor the degree of vacuum in the vacuum / inert atmosphere environment construction unit (1) in real time. The high-temperature / low-temperature complex atmospheric environment load device according to claim 1, wherein the device is realized.

The heat insulating component (130) includes a high temperature alloy plate (13001) and a high temperature alloy rod (13002), which are rigidly connected to the flange via a nut (311), and the high temperature alloy plate (13001) is 4 in total. There are two, with a through hole in the center, symmetrical elongated holes on both sides, and the high temperature alloy plates (13001) are evenly spaced at 15 cm intervals to the high temperature alloy rod (13002) through the central through hole. The high-temperature / low-temperature complex atmospheric environment load device according to claim 4 , wherein the alloy is rigidly connected.

A replaceable part (205) is installed in the mechanical load port on the upper side of the high temperature environment construction unit (2). The high-temperature / low-temperature complex atmosphere environment load device according to claim 1, wherein the high-temperature compression fixture / alumina fiber block is replaced.

The low temperature environment construction unit (3) is characterized in that there are eight vertically arranged stainless steel vertical plates inside the front cooling chamber (303) and the rear cooling chamber (304). The complex atmosphere environment load device of high temperature and low temperature according to 1.

The high temperature and high temperature according to claim 4 , wherein the front in-situ observation window (117) is inclined by 2 ° from the vertical direction, and the rear in-situ observation window (121) is made of a blue cobalt glass material. Low temperature complex atmosphere environmental load device.