一种高温合金氧化试验用高通量拉伸试样及其试验方法

本发明属于金属试验样品，特别涉及一种高温合金氧化试验用高通量拉伸试样及其试验方法。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、gh4738是一种沉淀硬化型高温合金，具有优异的抗氧化性、耐腐蚀性和高温蠕变强度，广泛应用于航空航天、石油化工、发电等领域。在恶劣的使用环境下，剧烈的氧化会消耗大量的合金强化元素，诱发微裂纹和缺陷的产生，从而削弱高温合金的力学性能，缩短其使用寿命。由于高温合金中多种合金元素的耦合作用，不同外加应力下的氧化机理复杂，氧化温度和拉伸应力对高温合金氧化行为的耦合效应尚未得到系统研究。研究gh4738不同温度下的高温氧化和不同应力状态下的氧化机制旨在模拟gh4738在实际服役环境工作条件下和长时工作条件下的寿命评估提供基础参考，以及在其他实际工程如动力和热能工业中正确评价材料，预测工程热端零部件的使用寿命和设计强度均有重要的现实意义。

3、高通量实验方法可以实现短时间获取大量实验数据，改变了原先材料筛选的“试错法”。能够快速实现材料的筛选与优化，大大提高了新材料或新工艺的开发效率，降低开发成本。

技术实现思路

1、为了克服上述问题，本发明提供了一种高温合金氧化试验用高通量拉伸试样及其试验方法，本发明中提供的拉伸试样可以通过一次试验获得同一温度下不同梯度拉伸应力状态下的氧化情况，为开发在恶劣环境下服役的高温合金提供了理论依据。

2、为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面，提供高温合金氧化试验用高通量拉伸试样，所述拉伸试样的材质为高温合金，所述拉伸试样包括第一拉伸区，所述第一拉伸区两端对称连接第二拉伸区，所述第二拉伸区连接第三拉伸区，所述第三拉伸区连接固定区；

4、所述第三拉伸区的直径大于第二拉伸区，第二拉伸区的直径大于第一拉伸区。

5、本发明的第二个方面，提供上述高温合金氧化试验用高通量拉伸试样的试验方法，所述方法包括：

6、(1)获取高温合金氧化试验用高通量拉伸试样；

7、(2)将高温合金氧化试验用高通量拉伸试样与蠕变试验机相连接，将高温合金氧化试验用高通量拉伸试样加热至设定温度，通过蠕变试验机进行拉伸实验；

8、(3)分析高温合金氧化试验用高通量拉伸试样在设定温度下及不同应力下的金属的氧化产物，建立拉伸应力与高温合金的氧化行为的映射关系。

9、本发明的有益效果在于：

10、(1)本发明中提供的拉伸试样，由于第一拉伸区、第二拉伸区和第三拉伸区的直径不同，在蠕变试验机的拉伸下每个拉伸区具有不同应力，因此可以通过一次试验获得同一温度下不同梯度拉伸应力状态下的氧化情况，以提高实验的效率。

11、(2)本发明中通过获取拉伸试样在设定温度下及不同应力下的金属的氧化产物，建立拉伸应力与高温合金的氧化行为的映射关系，为开发在恶劣环境下服役的高温合金提供了理论依据。

技术特征：

1.一种高温合金氧化试验用高通量拉伸试样，其特征在于，所述拉伸试样的材质为高温合金，所述拉伸试样包括第一拉伸区，所述第一拉伸区两端对称连接第二拉伸区，所述第二拉伸区连接第三拉伸区，所述第三拉伸区连接固定区；

2.如权利要求1所述的高温合金氧化试验用高通量拉伸试样，其特征在于，所述高温合金包括：gh4169、gh4738、gh4099、gh4220、gh4698、gh3536、in783、in718、fgh4096、gh141，优选为gh4738。

3.如权利要求1所述的高温合金氧化试验用高通量拉伸试样，其特征在于，所述第一拉伸区与第二拉伸区通过第一变径区相连接；

4.如权利要求1所述的高温合金氧化试验用高通量拉伸试样，其特征在于，所述固定区为螺纹外丝，所述螺纹外丝与套筒内的螺纹内丝螺纹连接。

5.权利要求1～4所述的高温合金氧化试验用高通量拉伸试样的试验方法，其特征在于，所述方法包括：

6.权利要求5所述的高温合金氧化试验用高通量拉伸试样的试验方法，其特征在于，所述步骤(1)中，高温合金氧化试验用高通量拉伸试样的制备方法包括：

7.权利要求5所述的高温合金氧化试验用高通量拉伸试样的试验方法，其特征在于，通过蠕变试验机进行拉伸实验之时需要确定高温合金氧化试验用高通量拉伸试样的每个拉伸区的应力大小分布。

8.权利要求7所述的高温合金氧化试验用高通量拉伸试样的试验方法，其特征在于，确定高温合金氧化试验用高通量拉伸试样的每个拉伸区的应力大小分布的方法包括：

9.权利要求5所述的高温合金氧化试验用高通量拉伸试样的试验方法，其特征在于，所述步骤(2)中，将高温合金氧化试验用高通量拉伸试样加热至设定温度所用的方法为：将高温合金氧化试验用高通量拉伸试样的第一拉伸区、第二拉伸区和第三拉伸区分别连接热电偶，确保每一个拉伸区受热均匀且温度相同。

10.权利要求5所述的高温合金氧化试验用高通量拉伸试样的试验方法，其特征在于，所述步骤(3)中，利用x射线衍射仪分析高温合金氧化试验用高通量拉伸试样在设定温度下及不同应力下的金属的氧化产物。

技术总结
本发明属于金属试验样品技术领域，特别涉及一种高温合金氧化试验用高通量拉伸试样及其试验方法。拉伸试样的材质为高温合金，拉伸试样包括第一拉伸区，第一拉伸区两端对称连接第二拉伸区，第二拉伸区连接第三拉伸区，第三拉伸区连接固定区；第三拉伸区的直径大于第二拉伸区，第二拉伸区的直径大于第一拉伸区。本发明中提供的拉伸试样，由于第一拉伸区、第二拉伸区和第三拉伸区的直径不同，在蠕变试验机的拉伸下每个拉伸区具有不同应力，因此可以通过一次试验获得同一温度下不同梯度拉伸应力状态下的氧化情况，以提高高通量实验的效率。

技术研发人员：陈阳,胡觊翀,黄海亮
受保护的技术使用者：烟台大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22