一种超高温服役环境材料力学测试系统

本发明涉及高温测试，特别是涉及一种超高温服役环境材料力学测试系统。

背景技术：

1、随着国防军工、航空航天、现代空间技术、核聚变反应堆工程和新材料研究的发展，热端部件的工况温度越来越高，已达到耐高温合金及单晶金属的极限。以航天火箭为例，其受热部件如导热外壳、叶片、燃烧室等处于1500℃以上超高温恶劣环境中，承受温度已超过基体的极限温度。因此研究相关材料在超高温服役环境下的失效模式变得至关重要。

2、现有的高温测试技术是将金属材料直接放入高温炉中加热到目标温度，进而进行试验。这种采用高温炉的方法由于加热方式的限制，一般存在温度上限，仅能实现在1000℃以下的加热需求，无法保证航天、核聚变等领域1500℃至3200℃的超高温力学测试条件。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种超高温服役环境材料力学测试系统，以解决上述现有技术存在的问题，实现材料在超高温服役环境下的力学性能测试。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种超高温服役环境材料力学测试系统，包括：

4、密闭壳体，所述密闭壳体上设置有活动门，所述密闭壳体内设置有测试腔体，所述测试腔体通过真空接管与真空泵连通，所述真空泵用于对所述测试腔体抽真空；

5、设置在所述测试腔体内的夹具，所述夹具包括第一夹头和第二夹头，所述第一夹头和所述第二夹头用于夹紧测试样品；

6、力加载单元，所述力加载单元包括第一驱动装置和第二驱动装置，所述第一夹头与所述第一驱动装置的输出端固连，所述第二夹头与所述第二驱动装置的输出端固连，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置用于驱动所述第一夹头和所述第二夹头相向和相背运动；

7、电压控制模块，所述电压控制模块与电源电连接并用于为所述测试样品提供电压；

8、温控单元，所述温控单元包括温度传感器、控制柜和显示屏，所述温度传感器用于实时检测所述测试样品的温度，所述温度传感器和所述显示屏与所述控制柜信号连接。

9、优选的，所述密闭壳体上设置有注料口，通过所述注料口能够向所述测试腔体中注入气体介质或液体介质。

10、优选的，所述密闭壳体包括筒体和两个所述活动门，所述注料口设置在所述筒体上；两个所述活动门分别为前活动门和后活动门，所述前活动门设置在所述筒体的一个开口端，所述后活动门设置在所述筒体的另一个开口端，所述前活动门和所述后活动门都能够与所述筒体密封连接。

11、优选的，所述真空接管上设置有放气阀和真空计。

12、优选的，所述第一夹头与所述测试样品之间、所述第二夹头与所述测试样品之间分别设置有与所述控制柜信号连接的压力传感器。

13、优选的，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置都采用作动缸且都设置在所述密闭壳体外，所述第一驱动装置的活塞杆和所述第二驱动装置的活塞杆分别与所述密闭壳体动密封配合。

14、优选的，所述第一夹头与第一主回路导电杆的一端固连，所述第一主回路导电杆的另一端与所述第一驱动装置的活塞杆的端部固连，且所述第一主回路导电杆与所述第一驱动装置的活塞杆之间绝缘；所述第二夹头与第二主回路导电杆的一端固连，所述第二主回路导电杆的另一端与所述第二驱动装置的活塞杆的端部固连，且所述第二主回路导电杆与所述第二驱动装置的活塞杆之间绝缘；所述第一主回路导电杆与所述电压控制模块的正极输出端电连接，所述第二主回路导电杆与所述电压控制模块的负极输出端电连接。

15、优选的，还包括辅助回路正电极和辅助回路负电极，所述密闭壳体内设置有第一安装架和第二安装架，所述辅助回路正电极一端与所述第一安装架固连、另一端用于与所述测试样品电连接，所述辅助回路负电极一端与所述第二安装架固连、另一端用于与所述测试样品电连接。

16、优选的，所述第一安装架朝向所述测试样品的一侧和所述第二安装架朝向所述测试样品的一侧都固设有隔热层。

17、优选的，还包括水冷单元，所述筒体的侧壁中设置有中空层，所述水冷单元的进水口和出水口分别与所述中空层连通；所述第一夹头的进水口和所述第二夹头的进水口分别与所述水冷单元的出水口连通，所述第一夹头的出水口和所述第二夹头的出水口分别与所述水冷单元的进水口连通。

18、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

19、本发明的超高温服役环境材料力学测试系统通过对测试样品通电加热，能够将测试样品加热至1500℃至3200℃的超高温力学测试条件，并通过对测试样品加载力能够测试出测试样品在超高温服役环境下的力学性能。

技术特征：

1.一种超高温服役环境材料力学测试系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的超高温服役环境材料力学测试系统，其特征在于：所述密闭壳体上设置有注料口，通过所述注料口能够向所述测试腔体中注入气体介质或液体介质。

3.根据权利要求2所述的超高温服役环境材料力学测试系统，其特征在于：所述密闭壳体包括筒体和两个所述活动门，所述注料口设置在所述筒体上；两个所述活动门分别为前活动门和后活动门，所述前活动门设置在所述筒体的一个开口端，所述后活动门设置在所述筒体的另一个开口端，所述前活动门和所述后活动门都能够与所述筒体密封连接。

4.根据权利要求1所述的超高温服役环境材料力学测试系统，其特征在于：所述真空接管上设置有放气阀和真空计。

5.根据权利要求1所述的超高温服役环境材料力学测试系统，其特征在于：所述第一夹头与所述测试样品之间、所述第二夹头与所述测试样品之间分别设置有与所述控制柜信号连接的压力传感器。

6.根据权利要求1所述的超高温服役环境材料力学测试系统，其特征在于：所述第一驱动装置和所述第二驱动装置都采用作动缸且都设置在所述密闭壳体外，所述第一驱动装置的活塞杆和所述第二驱动装置的活塞杆分别与所述密闭壳体动密封配合。

7.根据权利要求1所述的超高温服役环境材料力学测试系统，其特征在于：所述第一夹头与第一主回路导电杆的一端固连，所述第一主回路导电杆的另一端与所述第一驱动装置的活塞杆的端部固连，且所述第一主回路导电杆与所述第一驱动装置的活塞杆之间绝缘；所述第二夹头与第二主回路导电杆的一端固连，所述第二主回路导电杆的另一端与所述第二驱动装置的活塞杆的端部固连，且所述第二主回路导电杆与所述第二驱动装置的活塞杆之间绝缘；所述第一主回路导电杆与所述电压控制模块的正极输出端电连接，所述第二主回路导电杆与所述电压控制模块的负极输出端电连接。

8.根据权利要求7所述的超高温服役环境材料力学测试系统，其特征在于：还包括辅助回路正电极和辅助回路负电极，所述密闭壳体内设置有第一安装架和第二安装架，所述辅助回路正电极一端与所述第一安装架固连、另一端用于与所述测试样品电连接，所述辅助回路负电极一端与所述第二安装架固连、另一端用于与所述测试样品电连接。

9.根据权利要求8所述的超高温服役环境材料力学测试系统，其特征在于：所述第一安装架朝向所述测试样品的一侧和所述第二安装架朝向所述测试样品的一侧都固设有隔热层。

10.根据权利要求3所述的超高温服役环境材料力学测试系统，其特征在于：还包括水冷单元，所述筒体的侧壁中设置有中空层，所述水冷单元的进水口和出水口分别与所述中空层连通；所述第一夹头的进水口和所述第二夹头的进水口分别与所述水冷单元的出水口连通，所述第一夹头的出水口和所述第二夹头的出水口分别与所述水冷单元的进水口连通。

技术总结
本发明公开一种超高温服役环境材料力学测试系统，涉及高温测试技术领域，包括：密闭壳体，密闭壳体上设置有活动门，密闭壳体内设置有测试腔体，测试腔体通过真空接管与真空泵连通；设置在测试腔体内的夹具；力加载单元，力加载单元包括第一驱动装置和第二驱动装置，第一驱动装置和第二驱动装置用于驱动第一夹头和第二夹头相向和相背运动；电压控制模块，电压控制模块与电源电连接并用于为测试样品提供电压；温控单元，温控单元包括温度传感器、控制柜和显示屏。通过对测试样品通电加热，能够将测试样品加热至1500℃至3200℃的超高温力学测试条件，并通过对测试样品加载力能够测试出测试样品在超高温服役环境下的力学性能。

技术研发人员：张显程,刘利强,马双伟,王慧,姚丙南,谈建平,王润梓,石俊秒,涂善东
受保护的技术使用者：华东理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24