[實用新型]一種脈沖電流輔助蠕變時效的裝置

有效

• 申請號: 201721212466.3
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN207197955U
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 湛利華;周暢;申儒林;李賀
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/02
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙)43214
• 代理人: 周曉艷,張文君

技術領域

本實用新型涉及材料蠕變測試裝置技術領域，特別的，涉及一種脈沖電流輔助蠕變時效的裝置。

背景技術

隨著現代航空航天事業的迅猛發展，對飛機性能的要求越來越高，許多主承力構件如飛機的接頭、大梁、隔板、翼框等廣泛釆用整體化結構設計。蠕變時效成形技術是為制備大型整體壁板類構件而發展起來的一項新技術。

近年來國內外已經有許多學者將脈沖電流引入到材料的熱處理中，研究并證實了脈沖電流能對材料熱處理產生積極的作用。清華大學姜炎彬以及東北大學李國棟等學者通過試驗發現，脈沖電流能使合金實現快速時效，在低溫或短時間內使合金達到峰值時效。而申請人也針對將脈沖電流引入到鋁合金蠕變時效/應力松弛時效進行了大量的試驗研究，發現脈沖電流可以增加鋁合金的蠕變量，提高蠕變/應力松弛速率，從而縮短峰值時效時間，提高材料性能，同時還能降低材料性能對初始應力的敏感性。

已有的研究發現，將電流場、磁場耦合到常規熱處理的溫度場中，可能在較短時間內顯著的提高金屬材料的各項性能。在連續系統物理學的理論框架中，熱能量場與電流場、磁場屬于作用于物質的不同能量形式，對物質的宏觀性質有著不同的影響。從電子、原子層面分析，它們的主要作用對象有所不同，電子比熱小，熱能量場主要作用于正離子，而電流場、磁場對電子態有重要影響。探明熱能量場與電流場/磁場的復合場中熱處理固態相變的新特點，是材料科學與工程領域一個重要科學問題。總之，不論是電流場還是磁場，冷物理場都對物理場引發的相變過程產生影響，表現在宏觀性能與微觀組織方面。這就為材料的改性與創新帶來了契機。Erdmann-Jesnitzer等人在1959年第一次發現將直流電流作用于固溶后的Fe-C合金的時效過程(時效溫度為80.6℃)，可加速時效反應，而施加50HZ的交流電流卻延緩了時效反應。自此之后又較多學者將不同形式的電流(恒定直流電流、連續交流電流、正脈沖電流、正反交變脈沖電流)應用于不同金屬材料的熱處理相變過程，揭示出不同的影響規律。

CN105716964A公開了一種將脈沖電流引入熱壓罐的密封導電裝置，通過穿過熱壓罐罐體的電極和用于傳到電流、密封真空袋的導電密封盤的連接配合，將脈沖電流引入到構件的蠕變時效成形工藝中。但是由于構件的截面積大，即使是幾千安培的大電流，而流過構件截面的電流密度就會很小，很可能脈沖電流產生的電子流對晶體中的原子作用很小，無法達到理想的試驗結果。

為了進一步研究脈沖電流對蠕變時效成形的影響，需要將高密度的脈沖電流引入到材料尺度的蠕變試樣的蠕變時效試驗中，探索一種脈沖電流輔助蠕變時效的裝置就很有必要。

實用新型內容

本實用新型目的在于提供一種脈沖電流輔助蠕變時效的裝置，以研究高密度的脈沖電流對蠕變時效成形的影響的技術問題。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種脈沖電流輔助蠕變時效的裝置，包括脈沖電流發射器和試驗機；

待蠕變的試樣的兩端分別通過夾具與所述試驗機的上下的拉伸桿連接；所述試樣的兩端還分別固定有一個導電電極，所述脈沖電流發射器和兩個所述導電電極之間分別通過耐高溫的導電線連接，所述導電電極的一端與所述試樣直接連接，另一端與導電線連接，使得所述脈沖電流發射器、所述試樣、所述導電線與導電電極之間構成電流回路；所述試驗機上還固定有高溫爐，所述高溫爐用于提供試驗所需的溫度；所述試樣上還設置有測溫裝置和引伸桿，所述測溫裝置用于實時監測試驗溫度，所述引伸桿用于監測試樣的變形。

特別地，兩根所述拉伸桿上分別設置有絕緣塊。

特別地，所述絕緣塊采用聚四氟乙烯材料制成。

特別地，所述導電線的外部包裹有耐高溫云母材料。

特別地，所述導電電極為L形紫銅板，所述L形紫銅板的其中一塊板上設置有紫銅材質的壓片，所述導電線通過所述壓片與所述L形紫銅板連接；所述L形紫銅板的另一塊板與所述試樣和所述夾具通過同一個緊固件連接在一起，從而保證了試樣與所述L形紫銅板直接連接的同時在加載過程中受力一致，進而保證了試驗結果的精確度。

特別地，所述高溫爐分為兩個可以開合的型腔，兩個所述型腔分別固定在所述試驗機的支撐柱上。

特別地，每個所述型腔分別通過兩個C形夾具與所述支撐柱連接，使得所述型腔能圍繞所述支撐柱轉動一定角度；所述支撐柱和所述C形夾具均采用磁性材料制備，使得兩者能夠緊密吸附，以免C形夾具沿所述支撐柱往下滑動。

特別地，所述測溫裝置采用熱電偶，且所述熱電偶與所述試樣之間采用云母片隔絕，防止大電流流過熱電偶對溫度檢測系統帶來損壞。