[發明專利]一種固體材料的強電場高溫壓縮實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 200910065109.2
• 申請日: 2009-05-25
• 公開（公告）號: CN101762427A
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發明（設計）人: 張柯柯;張占領;馬寧;岳云;石紅信;于華;王要利;劉珊中;栗海仙;楊蘊林;劉帥
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01B21/32;H02M7/04
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所 41112
• 代理人: 陸君

技術領域：

本發明涉及一種固體材料實驗裝置，屬于材料性能測試技術領域，尤其是 涉及一種適用于固體材料在強電場作用下的高溫壓縮塑性變形測試研究及應 用的固體材料的強電場高溫壓縮實驗裝置及方法。

背景技術：

材料高溫壓縮塑性是材料的重要性能；在電場作用下，材料的高溫塑性大 多能得到改善，甚至呈現超塑性，從而拓寬材料成形加工的應用范圍，展現出 很好的應用前景。

經過對國內外相關文獻檢索表明，人們對于材料塑性及電塑性的了解主要 依據材料拉伸試驗結果，而對材料的高溫壓縮變形行為，尤其是在電場作用下 的高溫壓縮變形行為文獻報導甚少或基本不涉及。材料的電塑性與外加電場類 型“包括電場強度、種類和極性等”相關。現有電場作用下材料的高溫塑性變 形行為研究大多在商用電源供電的實驗裝置上進行，相關的專用研究設備也未 見報導。電場作用下材料的高溫拉伸試驗一般采用方形截面試樣和平行板狀電 極，當然這類試驗施加電場裝置易于實現。如吳詩惇等采用平行板電極、電場 強度0～2kV/cm的橫向電場對LY12CZ鋁合金進行了超塑拉伸試驗研究“吳詩 惇，著.金屬超塑性變形理論.國防工業出版社，1997年，257頁”；電場作用下材 料的高溫壓縮試驗一般采用圓形截面試樣和環狀電極，此類實驗裝置的技術關 鍵是高壓電源和高溫下絕緣良好的結構設計和選材。在“《焊接學報》2004年 第03期；CN?23-1178/TG”傅莉等采用環狀電極研究了LY12CZ合金棒狀或管 狀試樣的摩擦焊接，但此裝置僅在室溫下使用；Di?Yang和H?Conrad采用不 銹鋼環狀電極、氧化鋁陶瓷絕緣材料進行了TiAl棒狀試樣在電場強度0～2 kV/cm、600℃下的壓縮變形研究，該實驗裝置為目前強電場作用下加熱溫度最 高的壓縮實驗裝置。但該實驗裝置存在諸多不足，主要表現在：工作溫度未超 過600℃，不能滿足更高溫度下材料壓縮變形測試的需要；環狀電極尺寸大、 電場強度相對較低且均勻性不高；高壓電源品種單一，不能開展強電場下外加 電場強度、種類、極性等更多影響高溫塑性因素的全面研究；在強電場高溫壓 縮變形過程中，該類裝置用的材料絕緣性能不足，以及因材料結構匹配不好導 致的漏電、爬電、尖端放電等問題還比較突出。同時，目前該類裝置中常用的 絕緣材料氧化鋁陶瓷的抗沖擊、抗熱疲勞性能較低。

綜上所述，強電場高溫壓縮實驗裝置的開發是高溫材料電塑性實驗和以此 為基礎的材料成形加工技術開發應用亟待解決地關鍵問題。

發明內容：

為了克服現有技術在強電場高溫壓縮實驗裝置工作溫度不高、電場強度低 且不均勻、供電電源種類極性組配單一、裝置絕緣性能較低、抗沖擊及抗熱疲 勞性能低等缺陷；本發明公開了一種固體材料的強電場高溫壓縮實驗裝置及方 法，本發明所述的固體材料的強電場高溫壓縮實驗裝置及方法通過提供一種可 提供多種高壓電類型、工作溫度“工作溫度范圍為室溫～1000℃”和電場強度 “場強范圍為0～30kV/cm”范圍寬，場強均勻、絕緣性能優良、應用范圍廣 的壓縮實驗裝置；通過所述裝置可對電場作用下高溫壓縮塑性變形全過程進行 實時跟蹤、記錄、數據處理及顯示；所述整套裝置功能齊全、測試精度高、安 全可靠、使用方便，適用于在強電場下材料高溫壓縮變形特性測試及相關材料 成形加工實驗和材料應用拓展研究。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：