[發明專利]一種不同環境模塊間的超高溫陶瓷往復熱沖擊試驗裝置

有效

• 申請號: 201810089904.4
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108132198B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 李衛國;張先賀;麻建坐;寇海波;鄧勇;徐念東;張欣;邵家興;李瑩;張續耀;陶勇;董攀;方岱寧
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N3/60
• 分類號: G01N3/60;G01N3/02
• 代理公司: 北京思睿峰知識產權代理有限公司 11396
• 代理人: 謝建云;趙愛軍

本發明公開了一種不同環境模塊間的超高溫陶瓷往復熱沖擊試驗裝置，屬于超高溫陶瓷材料的試驗設備，它包括上下兩個環境模塊，第一環境模塊(1)與第二環境模塊(2)之間由的密封隔熱艙門隔離(16)，第一環境模塊(1)內設有電機(3)、加熱腔(4)，第二環境模塊(2)內設有加熱腔(15)或液態介質腔(20)。電機(3)與電動控制裝置(17)和速度反饋采集裝置(18)連接，內部設有抱閘(19)，外部設有隔熱層(13)，電機(3)通過承重繩(11)連接曳引輪(12)與導向輪(10)，并連接緩速裝置(5)和裝有批量試件的支架(6)。本發明的優點是實現了批量試件以可控的速度和姿勢在不同環境模塊間的往復熱沖擊過程，能消除抗熱沖擊性能測試時機械沖擊的影響；能保證批量試件抗熱沖擊試驗環境一致性、提高試驗結果可靠性。

技術領域

本發明涉及超高溫陶瓷熱沖擊試驗領域，具體涉及一種不同環境模塊間的超高溫陶瓷往復熱沖擊試驗裝置。

背景技術

高超聲速飛行器是航空航天科技向新的飛行極限進行探索的重要領域。它將對空天一體化的實現產生巨大的推動作用，是航空先進國家近年發展的熱門領域。隨著空天飛行器機動性和突防能力要求的增加，近年來世界各國都相繼開展了高超聲速飛行器的研究。而超高溫陶瓷材料具有高熔點、高硬度、高導熱率、良好的抗氧化性和抗熱震性、中等的熱膨脹系數等優良的性能，因此非常適合做超聲速航天飛行器高溫結構材料的使用。但是因陶瓷材料固有的脆性，致使其抗熱沖擊性能較差，熱沖擊破壞是造成陶瓷材料破壞的重要原因。以高超聲速飛行器的熱防護超高溫陶瓷材料體系為例，在其整個使役歷程中所面臨的空域不同、氧氛圍不同、不同階段的速度不同，溫度變化幅度大，不同部位熱環境差異大，致使其在使役歷程中經受多次復雜的熱沖擊環境。因此，研究超高溫陶瓷材料的多次連續熱沖擊下的抗熱沖擊性能就顯得十分重要和必要。

中國專利文獻CN104897503A于2015年9月9日公開了“一種陶瓷材料升溫熱沖擊試驗箱的試件導入機構”，該裝置包括有導向筒，所述導向筒上部側邊設有安放試件的導向筒開口，導向筒開口的下端設有固定導向筒的連接凸耳，連接凸耳下方側面有兩個正對的轉軸支座，兩個轉軸支座上貫穿有轉軸，轉軸兩端伸出兩個轉軸支座的外側，在兩個轉軸支座之間的轉軸上裝有擋片，擋片從導向筒側壁槽口伸入導向筒內，靠近連接凸耳側的轉軸伸出端裝有配重吊桿，配重吊桿懸端設置有配重，與配重吊桿相對的轉軸另一伸出端裝有撥片，導向筒頂端設有懸絲。該專利申請實現了能構建與加熱爐隔離的常溫腔室，避免試件受到高溫輻射；還能使試件避免機械沖擊，且能同時進行多個試件的抗升溫熱沖擊性能實驗。但是，采用上述試件導入機構進行熱沖擊試驗時存在以下問題：

1、由于該導入機構需要與試驗箱的爐壁一起構成試件初始環境，而爐壁有主動冷卻系統，保持溫度為常溫，因此試件的初始環境為室溫，僅能進入一個高溫環境熱沖擊完成單次升溫熱沖擊，實現的熱沖擊環境單一。

2、試件進入加熱爐內是采用自由落體的方式下落，不能有效控制試件的速度，無法考慮不同進入速度對陶瓷材料熱沖擊的影響，且自由落體試件無法控制試件以各種不同姿勢切換，從而得不到不同姿勢對陶瓷材料熱沖擊的影響。

3、雖然能同時進行多個試件的實驗，但是由于導入機構結構復雜，且加熱爐腔室空間有限，能一次容納試件數目仍有限，完成一次實驗需要多次重新加載試驗環境，不能保證試驗環境的一致性從而消除試驗環境差異帶來的影響，使得表征結果精度較低。

所以該專利實現的熱沖擊環境單一，在試驗過程中會引入一些不可控的影響因素，導致熱沖擊實驗結果不能準確地表征陶瓷材料的抗熱沖擊性能。

技術術語：

超高溫陶瓷(UHTCs：Ultra High Temperature Ceramics)是指能在1800℃以上溫度下使用的陶瓷材料。

高超聲速飛行器是指飛行速度超過5倍音速的飛機、導彈、炮彈之類的有翼或無翼飛行器，具有突防成功率高的特點。

發明內容