[發明專利]空間快速擴展批量試件熱沖擊實驗裝置

在審

• 申請號: 201810091632.1
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108344656A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 李衛國;董攀;麻建坐;徐念東;李瑩;寇海波;邵家興;鄧勇;陶勇;張欣;張續耀;張先賀;方岱寧
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N3/60
• 分類號: G01N3/60
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種空間快速擴展批量試件熱沖擊實驗裝置，包括一個試件放置腔(1)和環境狀態控制腔(5)，試件放置腔(1)內安裝有試件保持架(3)，它是由高強石墨支架(11)、隔熱碳氈(10)、石墨紙(8)、批量試件(2)組成，試件保持架(3)放置于兩腔之間的密封隔熱艙門(4)上面，環境狀態控制腔(5)內包括有儲氣腔(7)和加熱爐(6)。本發明的技術效果是：通過使試件靜止，利用環境狀態控制腔實現不同熱環境，再打開密封隔熱艙門使環境模塊空間快速擴展的方法來實現多樣性復雜熱環境的熱沖擊，避免了試件的機械運動，同時使試件在熱沖擊過程中表面加熱均勻，而且一次可對多個試件進行熱沖擊，進行批量式實驗，效率高。

技術領域

本發明涉及抗熱沖擊性能試驗領域,具體涉及空間快速擴展批量試件熱沖擊實驗裝置。

背景技術

近年來，我國航空航天事業不斷取得重大突破，國防與軍事力量逐漸強大，這些都離不開高溫材料研發與表征手段的迅猛發展。對用于載人航天、深空探測飛行器、彈箭等高超聲速飛行器熱防護系統及發動機熱端部件的超高溫材料，在其使役歷程中常常面臨著復雜多樣的熱環境。以作為高超聲速飛行器熱防護材料的超高溫陶瓷為例，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(如圖1所示)，且作為結構的一部分受到結構其它部分的約束作用，致使其在使役歷程中經受多樣性復雜的熱沖擊環境。熱沖擊破壞是熱防護超高溫陶瓷材料的主要失效形式，因此如何表征及提高其抗熱沖擊性能一直是超高溫陶瓷領域研究的重點和熱點。

此外，在材料抗熱沖擊性能的試驗研究中往往要求在同一個熱沖擊環境下對多試件進行試驗測試，目前常用熱沖擊試驗方法一般一次只能對一個試件進行試驗，而且傳統超高溫材料性能試驗中獲得所需的高溫穩定溫度場需要的時間長(通常>4h)，致使試驗周期很長，且一次試驗通常僅能獲得1組數據或1個參量，效率低。綜上，急需研制具有我國自主知識產權可實現復雜熱沖擊環境的超高溫材料抗熱沖擊性能高通量測試實驗儀器設備與平臺。

目前，進行陶瓷材料的抗熱沖擊性能的測試時采用的主要方法有氫氧噴射加熱、電弧噴射加熱、電加熱、氧乙炔火焰加熱、激光加熱和電弧風洞等。采用這些技術方法對陶瓷材料試件進行熱沖擊試驗的時候存在以下問題：

1、試件表面加熱不均勻。加熱過程中，試件表面溫度分布不均勻，難以直接確定試件表面溫度；

2、熱沖擊目標溫度難以控制；

3、可實現的熱沖擊環境十分有限。

中國專利文獻CN104483224A于2015年1月14日公開了“一種用于陶瓷材料升溫熱沖擊的試驗箱”,該裝置包括密封爐和加熱爐,加熱爐由加熱爐底座支撐在密封爐內底面上,密封爐頂部裝有氣缸,與氣缸活塞連接的氣缸活動桿伸入密封爐頂部中心孔內連接試件夾持機構,密封爐內頂面裝有豎直向下的導向絲,導向絲下端穿過加熱爐頂孔系在加熱爐內的支架上,支架上面安放有緩沖墊,加熱爐頂孔中塞有隔熱的碳毯片。該專利申請實現了陶瓷試件的表面加熱均勻,能精確地控制熱沖擊的目標溫度。但是其試件夾持機構和導向絲構成的試件導入機構存在以下問題：

1、將試件安裝到夾持機構和導向絲上所占的時間比較多,而且一次實驗只能夾持一個試件,因此效率比較低。

2、試件進入加熱爐內是采用自由落體的方式直接掉到緩沖墊上,不能有效避免較大的機械沖擊。

3、試件在環境介質之間，無法控制試件以各種不同姿勢切換，從而得到不同姿勢對陶瓷材料熱沖擊的影響。

4、一次只能做一個實驗，不能消除環境影響，而脆性材料分散性大，使得表征結果精度較低。

以上問題在試驗過程中使得試驗效率低，實驗數據產生誤差，以至于難以合理表征陶瓷材料試件的抗熱沖擊性能。

發明內容