高温及超高温环境下弹性模量测试用装置的制造方法

文档序号:8594598阅读:436来源:国知局
高温及超高温环境下弹性模量测试用装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种在高温及超高温极端环境下测试陶瓷等耐高温材料的弹性 模量的测试用装置。特别涉及利用缺口环试件,在针对1000°c以上的高温及1500°C以上的 超高温极端环境、常规方法无法获得材料弹性模量的情况下的一种间接评价弹性模量的测 试用装置。
【背景技术】
[0002] 随着新材料和航天航空技术的飞速发展,对于耐高温、抗氧化、耐磨损等高温结构 材料日益增多的需求,如飞行器在大气中飞行时,其光学窗口及整流罩要求能够在同空气 剧烈摩擦而产生的高温环境下工作,这就要求相关材料具有足够的耐高温性能。而且火箭、 卫星、飞行器等的研制过程大多投资数亿元,若因选材不当导致发射失败则会造成巨额损 失。因此,在设计极端环境下工作的超高温部件时,了解材料在服役条件下的各力学性能参 数是保障构件安全服役的必不可少的基本要求。目前,国内外对耐高温材料在高温及超高 温下的一些力学性能评价还缺乏十分有效的方法和技术。而现代高技术和航天工业的发展 又急需检测和评价超高温材料力学性能的手段。因此,开发、建立和完善高温及超高温等极 端环境下材料性能的测试方法、表征技术和评价标准,对保障国家航天航空器件的可靠性 和安全设计具有举足轻重的意义。
[0003]超高温极端环境下的弹性模量是高温力学性能评价体系中不可或缺的一项重要 性能指标,也是当前国内外的一个难题。利用高温及超高温下的弹性模量并结合其他力学 性能参数,可以很好地判断脆性部件服役的稳定性,同时还可进行高温寿命和高温变形的 预测。一般来讲,脆性材料弹性模量的传统测试方法有静态法和动态法之分。静态法主要 以三点弯曲及四点弯曲测试方法为主,但由于陶瓷弯曲试件的挠度非常小,高温下实现精 确测量非常地困难,这使得高温下用该法测得的弹性模量值具有较大误差;动态法主要以 共振激励及超声波测试方法为主,但由于高温支承条件的限制和高温下振动响应的获取非 常困难,动态法测量耐高温陶瓷材料的弹性模量的最高温度无法超过1500°C。
[0004] 理论和实验都表明,在相同载荷下,横截面相似的缺口环试样的位移量比弯曲梁 试样要大得多,这就方便了变形的精确测试。
[0005]包亦望等人提出了一种评价圆环或圆管状脆性材料弹性模量和强度的方法(简 称缺口环法),并推导出了弹性模量的计算公式(详见专利号:ZL201010544550. 1),即:
【主权项】
1. 一种高温及超高温环境下弹性模量测试用装置,其特征在于,包括:开有缺口的圆 环状的缺口环试件和十字槽夹具, 所述十字槽夹具包括:基台和半圆柱状的止动辊, 所述基台为柱体平台,在其上表面加工有两条相互正交的十字型水平槽, 所述缺口环试件竖直嵌入所述基台的一条水平槽中,所述缺口在所述缺口环试件的竖 直高度方向上位于该竖直高度的一半的位置, 所述止动辊以其曲面与所述缺口环试件接触的方式放置于所述缺口环试件上、并嵌入 所述基台的另一条水平槽中,所述止动辊的长度大于所述水平槽的宽度。
2. 如权利要求1所述的高温及超高温环境下弹性模量测试用装置,其特征在于:所述 缺口环试件的缺口的长度为所述缺口环试件内径长度的四分之一。
3. 如权利要求1或2所述的高温及超高温环境下弹性模量测试用装置,其特征在于: 所述缺口环试件的宽度为6?8_。
4. 如权利要求3所述的高温及超高温环境下弹性模量测试用装置,其特征在于:所述 缺口环试件经打磨倒角处理。
5. 如权利要求4所述的高温及超高温环境下弹性模量测试用装置,其特征在于:所述 十字槽夹具,在高温大气环境下采用碳化硅材料,在超高温真空环境下采用石墨材料。
6. 如权利要求5所述的高温及超高温环境下弹性模量测试用装置,其特征在于:所述 十字型水平槽的底面平整并且光滑。
【专利摘要】本实用新型提供一种在高温及超高温极端环境下测试弹性模量的测试用装置,包括开有缺口的圆环状的缺口环试件、具有基台和半圆柱状的止动辊十字槽夹具,基台为柱体平台,在其上表面加工有两条相互正交的十字型水平槽,缺口环试件竖直嵌入基台的一条水平槽中,该缺口在缺口环试件的竖直高度方向上位于该竖直高度的一半的位置,止动辊以其曲面与缺口环试件接触的方式放置于缺口环试件上、并嵌入基台的另一条水平槽中,止动辊的长度大于所述水平槽的宽度。本实用新型的测试用装置解决了缺口环试件在高温及超高温炉中的定位问题,使得高温及超高温环境下的弹性模量测试得到可靠保证,对航天航空以及耐火材料等的结构设计和安全评价具有重要的意义。
【IPC分类】G01N3-18, G01N3-04
【公开号】CN204302112
【申请号】CN201420760972
【发明人】包亦望, 刘钊, 万德田
【申请人】中国建材检验认证集团股份有限公司, 中国建筑材料科学研究总院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月4日
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