[發明專利]一種陶瓷材料多面氣體沖刷升降溫熱沖擊試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201810091651.4
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108333039B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 李衛國;寇海波;麻建坐;張欣;邵家興;董攀;李瑩;鄧勇;張續耀;張先賀;徐念東;陶勇;方岱寧
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/60;G01N3/56
• 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

本發明公開了一種陶瓷材料多面氣體沖刷升降溫熱沖擊試驗裝置及方法，它包括有上高溫腔和下高溫腔，兩個高溫腔豎直串聯，腔體之間有密封隔熱艙門。下高溫腔中有儲氣腔，儲氣腔上設置氣源管道。上高溫腔中有試件保持架，分為內外兩部分，中間留有氣體通道，支架內部中間在圓周方向上開有試件槽。試件保持架的頂部有保持架蓋板，內部同樣開有氣體通道。上高溫腔設置有泄壓管道。本發明的技術效果是：可實現陶瓷材料氣體沖刷熱沖擊環境下的多面升溫熱沖擊和降溫熱沖擊，實現的升降溫熱沖擊的初始溫度和目標溫度范圍廣，且可以根據實驗要求營造不同的氣體環境；此外，在一次氣體沖刷熱沖擊過程可對多個試件進行實驗，大大提高實驗效率。

技術領域

本發明涉及陶瓷材料抗熱沖擊性能測試研究領域，具體涉及一種陶瓷材料多面氣體沖刷升降溫熱沖擊試驗裝置及方法。

背景技術

陶瓷材料因其熔點高，且在高溫下具有良好的化學及物理穩定性等優異性能，在高溫和有氧等苛刻環境條件下仍能正常使用。目前的研究表明，高溫陶瓷材料是最有可能滿足高超聲速飛行器熱防護性能需求的材料體系之一。但是因為高溫陶瓷材料本身固有的脆性，抗熱沖擊性能較差。對于應用于高溫結構的陶瓷材料，在使用環境中往往因遭受劇烈的熱沖擊而發生破壞。因此，抗熱沖擊性能是陶瓷材料性能的主要評價指標之一。目前關于陶瓷材料抗熱沖擊性能的研究工作大多以實驗為主，且淬火剩余強度是確定其抗熱沖擊性能最為常見的試驗方法。但是，陶瓷材料作為高超聲速飛行器熱防護材料的實際使役歷程中，遭受熱沖擊的主要模式為氣體沖刷熱沖擊。此外，在高超聲速飛行器長時間跨大氣層機動飛行過程中，經歷上升-巡航-下降、突防等過程，氣動加熱嚴重，常常會從一個高溫突然變化到更高或者較低的溫度遭遇升溫熱沖擊或者降溫熱沖擊，升降溫熱沖擊的初始溫度和目標溫度范圍廣。但是目前的研究手段和試驗方法不能滿足對陶瓷材料實際使役歷程中抗熱沖擊性能研究的需求。因此，開展對陶瓷材料氣體沖刷熱沖擊破壞模式和使役性能的研究十分必要。此外，在傳統超高溫材料抗熱沖擊性能試驗中，營造目標高溫溫度場環境需要的時間很長(實現1600℃以上環境通常3h)，而且一般一次只能對一個試件進行試驗，效率低，不能滿足我國當前對超高溫材料抗熱沖擊性能的研究和評價要求。

發明內容

針對現有技術中存在的實驗表征方法不足和不符合陶瓷材料實際使役歷程的問題，本發明所要解決的技術問題就是提供一種陶瓷材料多面氣體沖刷熱沖擊試驗裝置及方法，它能實現陶瓷材料的多面氣體沖刷升降溫熱沖擊試驗，且一次實驗中能對多個試件進行實驗，效率高。

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，它包括有上高溫腔和下高溫腔，腔中分別置有發熱體，可營造不同溫度的高溫環境，兩個高溫腔豎直串聯，腔體之間有密封隔熱艙門。下高溫腔中有儲氣腔，可儲存不同壓強的氣體，儲氣腔上有氣源管道。上高溫腔中有試件保持架，試件保持架分為內外兩部分，中間留有氣體通道，支架內部中間在圓周方向上開有試件槽，可嵌入試件。試件保持架的頂部有保持架蓋板，內部同樣開有氣體通道。上高溫腔設置有泄壓管道。

本發明的技術效果是：可實現陶瓷材料氣體沖刷熱沖擊環境下的多面升降溫熱沖擊實驗，實現的升降溫熱沖擊初始溫度和目標溫度范圍廣，且可以根據實驗要求營造不同的氣體環境；此外，在一次氣體沖刷熱沖擊過程可對多個試件進行實驗，大大提高實驗效率。

附圖說明

本發明的附圖說明如下：

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為試件保持架中部剖面圖；

圖3為本發明的外圍結構框圖。

圖中：1、上高溫腔，2、下高溫腔，3、爐壁，4、泄壓管道，5、氣體通道，6、保持架蓋板，7、試件保持架，8、試件，9、密封隔熱艙門，10、艙門外罩，11、儲氣腔，12、氣源管道，13、發熱體。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明：