[發明專利]一種用于超高溫陶瓷材料的批量式降溫熱沖擊試驗裝置

有效

• 申請號: 201810090944.0
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108398349B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 李衛國;彭方瀾;王文玲;馮開翔;麻建坐;陶勇;寇海波;邵家興;張先賀;鄧勇;李瑩;張續耀;張欣;徐念東;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

本發明公開了一種用于超高溫陶瓷材料的批量式降熱沖擊試驗裝置。它包括一個高溫腔，一個冷卻腔和一個艙門。試件夾持盤與一端伸至腔外的轉軸連接。試件夾持盤盤內有一批均勻分布的上孔洞，每個孔洞中依次裝有隔熱保護結構、耐高溫彈簧、耐高溫螺栓。試件夾持盤底部有試件助推器，試件助推器上的凹槽可固定試件。帶孔擋板上有試件運動軌道與同樣一批均勻分布的下孔洞，安裝于閉合艙門上方。冷卻腔內裝有降溫熱沖擊介質，底部鋪有一層厚碳氈。本發明的優點是：實驗時避免了試件移到腔外進行降溫熱沖擊造成的初始溫度不可控，保證同批試件的初始速度、熱沖擊環境完全一致，冷卻腔底部的厚碳氈可避免試件下落受到機械沖擊，試驗準確度與效率較高。

技術領域

本發明涉及一種抗降溫熱沖擊性能試驗裝置，具體涉及一種用于超高溫陶瓷材料的批量式降溫熱沖擊試驗裝置。

背景技術

超高溫陶瓷材料(Ultra-high-temperature ceramics，簡稱UHTCs)一般是指在2000℃以上的高溫下使用的一類陶瓷材料，主要指一些過渡金屬的硼化物、碳化物和氮化物。

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3000℃左右的高熔點，以及高硬度、高導熱率、良好的抗氧化性和抗熱沖擊性、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。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。因此，研究陶瓷材料的抗熱沖擊性能就顯得十分重要和必要。

中國專利文獻CN101852702B于2010年5月19日公開了“熱沖擊實驗儀”，該裝置包括裝有設定深度的熱沖擊介質的容器，其底部設置有使熱沖擊材料通過的閥門，該閥門由閥門控制單元控制其開關，熱沖擊材料從所述熱沖擊介質正上方的設定高度自由落體落下，穿過熱沖擊介質，并由閥門落出所述容器。該發明具有熱沖擊時間跨度大，操作方便，結構簡單等優點。但是其試驗裝置也存在以下問題：

1、該發明控制熱沖擊材料的下落高度并使其以自由落體方式通過熱沖擊介質，不能夠實現熱沖擊材料以大跨度初始速度完成熱沖擊過程；

2、由于在進行熱沖擊實驗前沒有設計專門的恒溫腔室存放試件，試件進行熱沖擊實驗的初始溫度無法準確控制，進而影響后續力學試驗實驗結果。

3、由于陶瓷試件本征脆性使得熱沖擊試驗結果分散性大，而一次實驗只能做一個試件，在進行下一個試件的實驗時需要重新加載試驗環境，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、可靠性差。

以上問題使試驗過程出現較大誤差，實驗結果不全面完備且不能很好表征陶瓷材料的抗熱沖擊性能。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明所要解決的技術問題就是提供一種用于超高溫陶瓷材料的批量式降溫熱沖擊試驗裝置，解決試件單件測試的分散性，在常溫至3000℃的試驗溫度范圍內，提高測試的準確性和可靠性。

本發明所要解決的技術問題是通過這樣的技術方案實現的，它包括一個高溫腔，一個冷卻腔和一個艙門，艙門將兩個腔室分開。試件夾持盤與轉軸連接，轉軸伸至高溫爐外。帶孔擋板放置于閉合艙門上。試件夾持盤盤內有一批相等周向間距的上孔洞，每個孔洞中由下到上依次為隔熱保護結構、耐高溫彈簧、耐高溫螺栓。試件夾持盤底部有臂式結構試件助推器，試件助推器上的凹槽可固定試件。試件放置在隔熱保護結構正下方的凹槽內，帶孔擋板上有相等周向間距的一批下孔洞與試件運動軌道。冷卻腔內裝有降溫熱沖擊介質，底部鋪有一層厚碳氈。

本發明的技術效果是：

1、在陶瓷材料降溫熱沖擊性能的測試中，試件置于特定高溫腔室中，避免了移到腔外進行降溫熱沖擊造成的初始溫度不可控；