一种超高温力学性能测试高温炉的制作方法

本实用新型涉及力学测试技术领域，尤其涉及一种超高温力学性能测试高温炉。

背景技术：

随着耐高温材料技术的发展，对高温力学性能测试技术提出了更高的温度需求，高温力学测试技术的应用领域也更为广泛。

目前国内材料高温力学性能测试高温装置，测试温度在1700℃以上时通常在真空或惰性气氛下进行，常用的加热方式：一是采用对试样直接通电的加热方式进行，这种方式只能用于导电材料，难以解决非导电材料的高温力学性能测试问题，而且试样直接通电带来的电致塑性对材料力学性能的影响尚无明确的结论。二是以钨发热体和钨隔热屏为主的高温炉辐射炉来解决，钨炉最高使用温度只能到2000℃，而且钨发热体和钨隔热屏由于金属晶型变化和膨胀量大带来的在高温下使用寿命短，维护成本高的问题凸显。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种超高温力学性能测试高温炉，以至少解决上述的一个问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种超高温力学性能测试高温炉，包括：

对开式炉体，所述对开式炉体包括炉体部和炉体门，所述炉体门与所述炉体部的一侧铰接；

发热体，包括设置在所述炉体部内部的第一发热部和设置在所述炉体门上的第二发热部，所述第一发热部和所述第二发热部均为半圆筒状的石墨管壁，在每个所述石墨管壁上沿轴向设有贯穿所述石墨管壁一端的长缝，在被贯穿的一端，所述长缝将所述石墨管壁分隔为间隔的两部分，每一部分石墨管壁分别通过一个石墨电极与一个水冷电极连接，其中，与所述第一发热部连接的两个水冷电极的一端穿过所述炉体部，且与所述炉体部绝缘连接；与所述第二发热部连接的两个水冷电极的一端穿过所述炉体门，且与所述炉体门绝缘连接；

保温屏，包括第一保温部和第二保温部，所述第一保温部和所述第二保温部均为半圆筒状，其中，所述第一保温部同轴且间隔的设置于所述第一发热部外侧，所述第二保温部同轴且间隔的设置于所述第二发热部外侧；

当闭合所述炉体门时，所述第一发热部和所述第二发热部相对设置，待测件位于所述第一发热部和所述第二发热部之间，所述第一发热部和所述第二发热部位于所述第一保温部和所述第二保温部之间。

优选地，所述第一保温部和所述第二保温部结构相同，由内向外依次为第一石墨壁层、第一石墨毡层、第二石墨壁层、第二石墨毡层和第三石墨壁层。

优选地，超高温力学性能测试高温炉还包括：

上保温盖，包括第一上保温盖和第二上保温盖；

下保温盖，包括第一下保温盖和第二下保温盖；

其中，所述第一上保温盖位于所述第一保温部的上端，所述第一下保温盖位于所述第一保温部的下端，以分别封闭所述第一保温部的上端和下端，所述第二上保温盖位于所述第二保温部的上端，所述第二下保温盖位于所述第二保温部的下端，以分别封闭所述第二保温部的上端和下端；

所述第一上保温盖、所述第二上保温盖、所述第一下保温盖和第二下保温盖的内侧分别设有凹部，当闭合所述炉体门时，所述第一上保温盖与所述第二上保温盖相对接，其两个凹部组成夹具第一卡孔，所述第一下保温盖和所述第二下保温盖相对接，其两个凹部组成夹具第二卡孔。

优选地，所述第一发热部的下端与所述第一下保温盖之间具有间隙；

所述第二发热部的下端与所述第二下保温盖之间具有间隙。

优选地，穿过所述炉体部的两个水冷电极与所述炉体部之间，以及穿过所述炉体门的两个水冷电极与所述炉体门之间均是通过电木绝缘。

优选地，所述炉体部的下侧设有独立的测量装置容纳室，所述测量装置容纳室包括容纳部，用于容纳力学变形测量装置，所述容纳部的一侧还设有相铰接容纳室门。

优选地，所述炉体门上设有透明的观察窗，第二保温部上设有与所述炉体门的观察窗相对观察口，所述观察口与第二发热部上的长缝相对。

优选地，所述炉体部和炉体门均为双层水冷炉壁结构，炉壁内设有水道，所述水道与水冷系统连接。

优选地，超高温力学性能测试高温炉还包括抽真空系统和送气系统，所述抽真空系统和送气系统安装在所述炉体部上，分别用于所述炉体部内抽真空及向所述炉体部内送入气体。

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：(1)本实用新型提供的超高温力学性能测试高温炉，具有两个半圆筒状的石墨材料的发热部，并且两个发热部分别设置在炉体部内和炉体门上，在每个发热部的外侧同轴间隔的设置有形状相匹配的保温屏，当闭合所述炉体门时，所述第一发热部和所述第二发热部相对设置，形成一个近似圆筒的结构，待测件位于所述第一发热部和所述第二发热部之间，第一发热部和所述第二发热部位于所述第一保温部和所述第二保温部之间，能够有效防止热传导，为力学性能测试提供800℃到2800℃，并且石墨材质的发热部和保温屏使用寿命较长，成本相对较低，而且发热部、保温屏均是分离式安装，更换和维护方便。

(2)每个均是由内向外依次为第一石墨壁层、第一石墨毡层、第二石墨壁层、第二石墨毡层和第三石墨壁层，能够较好的达到保温效果。

(3)每个保温部的上下端均设有保温盖，能够进一步提高保温效果。

附图说明

图1是本实用新型中的一种超高温力学性能测试高温炉的结构示意图；

图2是本实用新型中水冷电极与发热体连接的结构示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是图3中A部放大示意图；

图5是本实用新型中保温屏外具有架托的结构的示意图。

图中：1：炉体部；2：炉体门；3：第一保温部；31：第一石墨壁层；32：第一石墨毡层；33：第二石墨壁层；34：第二石墨毡层； 35：第三石墨壁层；4：第二保温部；5：第一发热部；6：第二发热部； 7：第一上保温盖；8：第一下保温盖；9：第二上保温盖；10：第二下保温盖；11：凹部；12：水冷电极；13：石墨电极；14：测量装置容纳室；141：容纳部；142：容纳室门；1421：观察窗；15：垫片；16：架托；161：安装面；162：支撑面。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-图3所示，本实用新型实施例提供的超高温力学性能测试高温炉，包括对开式炉体、发热体和保温屏，其中，发热体包括设置在炉体部1内部的第一发热部5和设置在炉体门2上的第二发热部6，所述第一发热部5和所述第二发热部6均为半圆筒状的石墨管壁(将一个圆筒状石墨管沿其轴线方向将其切分为两部分，每一部分为一个发热部)，在每个所述石墨管壁上沿轴向设有仅贯穿石墨管壁一端的长缝，在本实施例中，即长缝是从石墨管的上端开始沿石墨管壁的轴线向下至靠近(并未贯穿)石墨管下端面的位置，在石墨管壁具有长缝的部分，所述长缝将所述石墨管壁分隔为间隔的两部分，每一部分石墨管壁分别通过一个石墨电极13与一个水冷电极12连接，其中，与所述第一发热部5连接两个水冷电极12，其一端穿过所述炉体部1，且与所述炉体部1绝缘连接；与所述第二发热部6连接的两个水冷电极12一端穿过所述炉体门2，且与所述炉体门2绝缘连接。

在一些优选地实施方式中，水冷电极12与炉体部1以及水冷电极 12与炉体门2之间设有电木，使水冷电极12与炉体部1或炉体门2 之间绝缘连接。

如图2所示，更优选地，在水冷电极12上设置导向键，在电木上设置相对应有导向槽，能够防止水冷电极12放置，方便水冷电极12 与炉体部1、炉体门2之间的密封。

优选地，如图2-图4所示，石墨电极13具有翻边结构，其一边与相对应的发热部连接，另一边与水冷电极12连接。在本实施方式中，第一石墨壁层31、第一石墨毡层32和第二石墨壁层33的高度可以低于相对应的发热部，以避开具有翻边结构的石墨电极13。

具体地，通过螺栓穿过将发热部(包括第一发热部5、第二发热部 6)和相对应的石墨电极13的翻边后与水冷电极12连接，优选地，在发热部的内侧穿过螺栓的位置设置垫片15，以增加强度，避免对发热部(包括第一发热部5和第二发热部6)造成损坏。优选地，垫片15 为石墨材料。

如图1所示，保温屏包括第一保温部3和第二保温部44，所述第一保温部3和所述第二保温部44均为半圆筒状，其中，所述第一保温部3同轴且间隔的设置于所述第一发热部5外侧，所述第二保温部44 同轴且间隔的设置于所述第二发热部6外侧，能够有效的阻止热传导，起到保温作用。

当闭合所述炉体门2时，所述第一发热部5和所述第二发热部6 相对设置，待测件位于所述第一发热部5和所述第二发热部6之间，第一发热部5和所述第二发热部6位于所述第一保温部3和所述第二保温部44之间，能够有效防止热传导，实现更好的为待测件加热。

本实施例中的超高温力学性能测试高温炉，具有两个半圆筒状的石墨材料的发热部，并且两个发热部分别设置在炉体部1内和炉体门2 上，在每个发热部的外侧同轴间隔的设置有形状相匹配的保温屏，当闭合所述炉体门2时，所述第一发热部5和所述第二发热部6相对设置，形成一个近似圆筒的结构(此时，两个发热部之间具有还具有一定的间隙)，待测件位于所述第一发热部5和所述第二发热部6之间，第一发热部5和所述第二发热部6位于所述第一保温部3和所述第二保温部44之间，能够有效防止热传导，为力学性能测试提供800℃到 2800℃，并且石墨材质的发热部和保温屏使用寿命较长，成本相对较低，而且发热部、保温屏均是分离式安装，更换和维护方便。

使用时，超高温力学性能测试高温炉集成在力学性能试验机上，试验机的夹具的一端(用于固定待侧件的一端)位于炉体部1内，将待侧件固定好后，闭合炉体门2，使待测件位于所述第一发热部5和所述第二发热部6之间，第一发热部5和所述第二发热部6位于所述第一保温部3和所述第二保温部44之间，做好各种准备工作后，启动加热电源进行加热。

需要说明的是，水冷电极12为现有结构，在此不再赘述。

在一些优选地实施方式中，如图1所示，第一保温部3和第二保温部44的结构相同，均是由内(靠近发热部)向外(远离发热部)依次为第一石墨壁层31、第一石墨毡层32、第二石墨壁层33、第二石墨毡层34和第三石墨壁层35，能够较好的达到保温效果。

更优选地，第二石墨毡层34的厚度大于第一石墨毡层32的厚度，有利于炉体结构稳定，不变形。

为了进一步提高保温效果，在一些优选地实施方式中，如图1所示超高温力学性能测试高温炉还包括上保温盖和下保温盖，其中，上保温盖包括第一上保温盖7和第二上保温盖9，下保温盖包括第一下保温盖8和第二下保温盖10，具体地，所述第一上保温盖7位于所述第一保温部3的上端，所述第一下保温盖8位于所述第一保温部3的下端，以分别封闭所述第一保温部3的上端和下端，所述第二上保温盖9 位于所述第二保温部44的上端，所述第二下保温盖10位于所述第二保温部44的下端，以分别封闭所述第二保温部44的上端和下端。

另外，在本实施例中，上保温盖、下保温盖与发热体之间均不直接接触连接，以避免导电。具体地，可以通过设置一定的间隙(避免接触式)或者在设置绝缘件隔离等方式实现。

所述第一上保温盖7、所述第二上保温盖9、所述第一下保温盖8 和第二下保温盖10的内侧分别设有凹部11，当闭合所述炉体门2时，所述第一上保温盖7与所述第二上保温盖9相对接，其两个凹部11组成夹具第一卡孔，所述第一下保温盖8和所述第二下保温盖10相对接，其两个凹部11组成夹具第二卡孔，第一卡孔和第二卡孔供试验机的夹具、变形拉伸杆等穿过。

在一些优选地实施方式中，第一上保温盖7、第二上保温盖9、第一下保温盖8和第二下保温盖10也可以是石墨壁层和石墨毡层构成，具体结构可以与第一保温部3和第二保温部44相同，由内(靠近发热部)向外(远离发热部)依次为第一石墨壁层31、第一石墨毡层32、第二石墨壁层33、第二石墨毡层34和第三石墨壁层35。

更优选地，如图1所示，所述第一发热部5的下端与所述第一下保温盖8之间具有间隙，所述第二发热部6的下端与所述第二下保温盖10之间具有间隙，在加热时，使第一发热部5和第二发热部6的上端是固定的，下端能够向下伸长，提高发热体的使用寿命，同时还能避免直接接触。

如图1所示，在一些优选地实施方式中，第一下保温盖8和第二下温盖的上侧面设有与三层石墨壁层(第一石墨壁层31、第二石墨壁层33和第三石墨壁层35)相对应的卡槽，第一保温部3的第一石墨壁层31、第二石墨壁层33和第三石墨壁层35的下端插入相对应的卡槽内固定，第一上保温盖7和第二上保温盖9的一侧具有翻边，其各自的翻边卡固在第一保温部3和第二保温部44上，各自的翻边位于相对应的保温部的外侧，其设有凹部11的一侧不具有翻边。

优选地，如图4所示，第一保温部3和第二保温部44各通过一个架托16分别在炉体部1和炉体门2上，例如，架托16具有两部分，一部分与弧形的安装面161，其弧面基本与相对应保温度的外侧弧面相匹配，可以通过螺栓等固定在炉体部1和炉体门2，另一部分为支撑面 162，该支撑面162位于安装面161的下侧，用于支撑相对应的下保温盖，实现第一保温部3和第二保温部44的固定。

为了降低高温炉的外部的温度，减少因外部温度过热而造成热烫伤，在一些优选实施方式中，所述炉体部1和炉体门2均为双层水冷炉壁结构，其壁内设有水道，该水道与水冷系统连接，利用冷却水循环实现高温炉的外部降温，具体地，水冷系统至少包括进水管、出水管和水泵，双层水冷炉壁结构内的水道与外部的进水管和出水管连通，通过水泵提供动力，实现冷却水循环。

需要说明的是，水冷系统为现有技术中常用的系统，在此不再赘述。

为了能够根据需要方便的改变高温炉内部的环境，在一些优选地的实施方式中，超高温力学性能测试高温炉，还包括抽真空系统和送气系统，所述抽真空系统和送气系统安装在所述炉体部1上，分别用于所述炉体部1内抽真空及向所述炉体部1内送入惰性保护气体。

需要说明的是，抽真空系统和送气系统只要能够实现抽真空和气体送入的功能即可，现有技术中为较为成熟的技术，在此不再赘述。

在一些优选地实施方式中，为了方便放置安放力学形变测量装置，如图1所示，所述炉体部1的下侧设有独立的测量装置容纳室14，所述测量装置容纳室14包括容纳部141，用于容纳力学变形测量装置，该力学变形测量装置一般与穿过所述容纳部141的夹具相连接，用于测试待测件在高温或超高温下的力学性能，所述容纳部141的一侧还设有相铰接容纳室门142。

在一些实施方式中，测量装置容纳室14与炉体部1相邻的一侧设有供夹具穿过的过孔，以拉伸杆为例，拉伸杆为两段，一段拉伸杆从炉体部1的上关伸入炉体部1内，伸入的一端设有夹持待测件的夹具，另一段拉伸杆穿过测量装置容纳室14上侧面(靠近炉体部1的一侧) 和炉体部1的下侧面伸入炉体部1内，该伸入端也具有用于夹持待测件的夹具，两段拉伸杆的伸入端的轴向距离或轴向角度均可以调节，以分别进行拉伸变形和弯曲等类似的试验。

当然，即使在上述一些不具有测量装置容纳室14的实施方式中，夹具也可以如此，区别只是不再穿过测量装置容纳室14。

如图1所示，在一些起优选地实施方式中，所述炉体门2上设有透明的观察窗(图中未示出)，第二保温部44上设有与所述炉体门2 的观察窗相对观察口，所述观察口与第二发热部6上的长缝相对，通过炉体门2上的透明的观察窗可以方便的通过第二发热部6上的长缝观察非接触形变测试时的情况，也方便观察炉体部1内的温度计等仪表。

优选地，如图1的所示，第二发热部6上的长缝与观察窗相对的位置处的宽度大于其他处位置处的宽度，以更利于内部观察。

在一些优选地实施方式中，容纳室门142上设有透明的观察窗 1421，以方便在使用过程中观察内部的测试装置。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，不存在方案冲突的情况下，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

此外，在不脱离本实用新型的范围的情况下，对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。