[發明專利]小沖桿蠕變測試裝置

無效

• 申請號: 200710170828.1
• 申請日: 2007-11-23
• 公開（公告）號: CN101187612A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: 關凱書;王志文
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: G01N3/28
• 分類號: G01N3/28;G01N3/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 王敏杰

技術領域

本發明涉及材料微試樣力學性能測試技術，特別是一種小沖桿蠕變測試裝置。

背景技術

電力、核電及石油化工行業中存在著大量服役的壓力容器和管道，如何評價和預測這些設備的當前性能和剩余壽命一直是研究的熱點課題。傳統的無損檢測方法和常規取樣試驗方法一直是這方面主要試驗研究方法，可是因為兩者都有各自的局限性——前者簡單、無損，但測得的信息不完整，只能檢測結構的缺陷，無法獲得材料性能的變化；后者準確可靠，能夠測試材料性能與組織的變化，但卻有破壞性。另外在某些材料性能研究中，有時因為可取試樣的體積太小，因而無法滿足常規材料性能試驗對試樣尺寸的要求。比如在中子輻射后的材料損傷研究中，因為核反應堆僅能提供有限的空間，同時粒子加速器產生的損傷區域也很窄，這樣試樣的尺寸受到了嚴格的限制。除此之外，如在焊接接頭熱影響區性能變化規律研究中，因為該區域范圍很小，用常規方法來獲得材料的力學性能顯然不可能，因此必須找到新的微型試樣試驗法(SmallSpecimen?Test簡稱SST)，一方面要盡可能采用無損或半無損檢驗的方法，另一方面又必須最大限度地得到材料的性能，以適應微型試樣進行性能試驗。小沖桿試驗技術正是在這一背景下孕育而生，于八十年代初期逐漸發展起來的一種既具有“無損取樣”性又具有準確可靠性的新型試驗方法。

利用小沖桿試驗技術進行材料蠕變性能的測試是一項新的工作內容，必須有相應的測試設備和測試方法。

發明內容

本發明為克服上述已有技術點缺點，目的是提供一種小沖桿蠕變測試裝置，該裝置能夠利用很小的微試樣近似無損的測試材料的蠕變性能。

為實現上述發明目的，本發明的技術方案是：

一種小沖桿蠕變測試裝置，其特點是：裝置分為主體裝置、溫度控制器和氣體保護系統三個部分，所述的溫度控制器設置在電爐上，所述的主體裝置通過電爐依次與溫度控制器、電源相連，所述的氣體保護系統的氣瓶通過流量計與所述的主體裝置相連。

所說的主體裝置包括上模、下模和加載機構；該加載機構包括砝碼、加載托盤和沖桿，所述的加載托盤為上面的圓盤和下面的棒狀圓柱的組合件，該棒狀圓柱和所述的沖桿相連，通過沖桿將載荷傳遞到小沖桿蠕變試樣上；所述的上模通過中心圓孔與所述加載托盤的棒狀圓柱形成間隙配合，以保證對中；所述的下模承載所有主體部分，并通過緊固螺母將其固定。

所述的沖桿是剛玉材料制造。

所述的電源提供220V電壓。

所述的氣瓶是氬氣氣瓶。

所述的試樣是規格為φ10×0.5mm、厚度誤差為±0.02mm的小試樣。

所述的加載機構使用的壓桿分為三段制造，第一段為所述加載托盤中的棒狀圓柱選用鋼材制造，第二、三段的沖桿為剛玉材料制造，第二段直徑大于第三段直徑。

所述的第三段直徑2.4mm，頭部是球形，直接和試樣接觸。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

(1)傳統蠕變試驗加載為單向拉伸式，而本設備加載方式比較復雜，類似沖壓式加載，但這種加載方式處于復雜的雙向拉伸狀態。加載機構包括砝碼、加載托盤和沖桿。加載時，將砝碼放在加載托盤上，其重量通過托盤傳遞到沖桿再傳遞到試樣上。小沖桿試樣被固定在上下兩壓模之間，不能自由移動，屬于固支邊界，在厚度方向和徑向上都受到拉伸。

(2)常規蠕變試驗為大尺寸試樣，這樣可以降低材料缺陷對實驗的敏感性。而本設備測試在役設備的材料，需要取很小的試樣，這樣不至于對設備造成破壞。所要求的試樣為小的圓形薄片狀(10mm×0.5mm)。

(3)測試高溫蠕變試樣本身產生變形，而沖桿材料也可能產生變形，對試樣蠕變特性測量不準確，為此選擇剛玉材料制造沖桿。

附圖說明

圖1是本發明小沖桿蠕變測試裝置的結構示意圖。

圖2是本發明中加載機構的結構示意圖。

圖3是本發明中沖桿的三段制造的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明，但不應以此限制本發明的保護范圍。

請參見圖1。圖1是本發明小沖桿蠕變測試裝置的結構示意圖。如圖所示該裝置分為主體裝置1、溫度控制器2和氣體保護系統三個部分，所述的溫度控制器2設置在電爐3上，控制和保持電爐3的溫度。所述的主體裝置1通過電爐3依次與溫度控制器2、電源4相連，所述的氣體保護系統的氣瓶5通過流量計10與所述的主體裝置1相連。試驗時，為防止試樣發生氧化，通氬氣保護。電源為220V電壓。