[發(fā)明專利]一種高溫升率、極端高溫?zé)釠_擊試驗(yàn)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010574979.9
• 申請(qǐng)日: 2020-06-22
• 公開（公告）號(hào): CN111879600A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江鵬;楊镠育;孫帆;王鐵軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/02
• 分類號(hào): G01N3/02;G01N3/60
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發(fā)明公開了一種高溫升率、極端高溫?zé)釠_擊試驗(yàn)裝置，包括鹵素?zé)艉退洳鄣龋辉嚇影仓门_(tái)中心開設(shè)有兩端開口的中空腔體，待加熱試樣、耐高溫陶瓷樣品伸縮桿和熱電偶設(shè)置在試樣安置臺(tái)的中空腔體內(nèi)，耐高溫陶瓷樣品伸縮桿上設(shè)置有伸縮桿控制器，采用位移控制器通過(guò)伸縮桿控制器控制耐高溫陶瓷樣品伸縮桿延長(zhǎng)落下，鹵素?zé)粲糜趯?duì)待加熱試樣加熱，且鹵素?zé)舻臒崃客ㄟ^(guò)鍍金反光橢球面將熱量聚焦在位于焦點(diǎn)的待加熱試樣上，熱電偶用于實(shí)時(shí)測(cè)量待加熱試樣的溫度，并通過(guò)溫度控制器反饋至電源功率控制器，電源功率控制器用于分別對(duì)鹵素?zé)艉臀灰瓶刂破鬟M(jìn)行控制；水冷槽內(nèi)設(shè)置有冷卻液。本發(fā)明具有高控溫精度、高升溫速率，全場(chǎng)均勻加熱、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高溫升率、極端高溫?zé)釠_擊試驗(yàn)裝置，具有高控溫精度、高升溫速率，全場(chǎng)均勻加熱、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，可面向航空航天高端裝備中的耐高溫陶瓷材料開展各種熱沖擊試驗(yàn)，對(duì)此類耐高溫陶瓷材料的性能研究與設(shè)計(jì)具有重要意義。

背景技術(shù)

隨著對(duì)空天探索的逐漸深入，世界各國(guó)航空航天領(lǐng)域開始飛速發(fā)展，高超聲速飛行器、大型運(yùn)載火箭、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等高端裝備也成為我國(guó)發(fā)展重點(diǎn)。在這些高超聲速飛行器、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等高端裝備的使用中，面臨的重要問(wèn)題就是嚴(yán)苛的高溫服役環(huán)境，因此不可避免的會(huì)使用大量的耐高溫陶瓷材料。在這些耐高溫材料在服役中，面臨著具有超高溫(2000℃以上)、高溫升率(200-300℃/s)、高溫降率(100℃/s)等特點(diǎn)的復(fù)雜熱沖擊環(huán)境。如此極端惡劣的高溫?zé)釠_擊環(huán)境，使得高超聲速飛行器、大型運(yùn)載火箭、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等高端裝備陶瓷材料的耐熱問(wèn)題成為事關(guān)研制成敗的關(guān)鍵問(wèn)題。為了保證此類高端裝備的使用安全，確認(rèn)耐高溫陶瓷材料是否能夠承受服役中的復(fù)雜熱沖擊環(huán)境，必須要對(duì)相應(yīng)的耐高溫陶瓷材料進(jìn)行復(fù)雜熱沖擊環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)。目前常見的熱沖擊實(shí)驗(yàn)手段有：乙炔/氧丙烷火焰加熱、氧化爐水淬、激光加熱、電加熱等手段。乙炔/氧丙烷火焰加熱等火焰加熱手段通過(guò)高溫火焰直接加熱試樣。這種加熱方法操作簡(jiǎn)單，在實(shí)際中有著廣泛應(yīng)用。然而，這些方法由于熱源與試樣表面的接觸面積有限，會(huì)造成表面加熱不均勻的問(wèn)題，同時(shí)也難以精確控制溫度。氧化爐水淬也是一種典型的熱沖擊實(shí)驗(yàn)方法。該方法先將試樣放在氧化爐中，通過(guò)硅鉬棒保溫加熱試樣到目標(biāo)溫度。然后再將試樣迅速取出，放入水、空氣或者硅油等冷卻介質(zhì)中淬火冷卻。這種方法試樣在取出的過(guò)程中，在外界環(huán)境影響下會(huì)迅速降溫，難以達(dá)到目標(biāo)溫度。同時(shí)，馬弗爐的升溫速率較低，實(shí)驗(yàn)需要時(shí)間也較長(zhǎng)。激光加熱是一種新型加熱方法，具有升溫速率快、適用性廣等特點(diǎn)。這種方法加熱區(qū)域非常有限，同時(shí)由于升溫速度過(guò)快，難以對(duì)實(shí)時(shí)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。電加熱通過(guò)調(diào)節(jié)試樣內(nèi)的電流大小，可以有效控制試樣的升溫速率，但該方法僅適用于導(dǎo)電物體。綜上所述，目前的熱沖擊實(shí)驗(yàn)手段無(wú)法同時(shí)滿足耐高溫陶瓷材料超高溫、高溫升率、高溫降率、精確控溫的復(fù)雜熱沖擊實(shí)驗(yàn)需求。因此，亟需開發(fā)一種面向航空航天高端裝備中耐高溫陶瓷材料的，具有高控溫精度、高升溫速率，全場(chǎng)均勻加熱、操作方便等優(yōu)點(diǎn)的復(fù)雜熱沖擊實(shí)驗(yàn)裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是目前的熱沖擊實(shí)驗(yàn)手段無(wú)法同時(shí)滿足耐高溫陶瓷材料超高溫、高溫升率、高溫降率、精確控溫的復(fù)雜熱沖擊實(shí)驗(yàn)需求，提供了一種高溫升率、極端高溫?zé)釠_擊試驗(yàn)裝置，利用可實(shí)現(xiàn)熱量聚焦的兩個(gè)橢球面對(duì)位于焦點(diǎn)的試驗(yàn)進(jìn)行加熱與精確控溫，并對(duì)達(dá)到目標(biāo)溫度的試樣進(jìn)行快速淬火，具有高控溫精度、高升溫速率，全場(chǎng)均勻加熱、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，可面向航空航天高端裝備中的耐高溫陶瓷材料開展各種熱沖擊試驗(yàn)。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：