[發(fā)明專利]高溫高應(yīng)變率下鈦合金材料應(yīng)力應(yīng)變曲線測試裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010697594.1
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111855432B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓小濤;董芃欣;諶祺;曹全梁;李亮
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/02
• 代理公司: 武漢華之喻知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42267
• 代理人: 廖盈春;曹葆青

1.一種高溫高應(yīng)變率下鈦合金材料應(yīng)力應(yīng)變曲線測試裝置，其特征在于，包括：能量模塊(1)、施力模塊(2)、變形模塊(3)、測量模塊(4)和處理模塊(5)；

所述能量模塊(1)的第一輸出端與所述變形模塊(3)連接，用于為所述變形模塊(3)提供第一脈沖電流，所述能量模塊(1)的第二輸出端與所述施力模塊(2)連接，用于為所述施力模塊(2)提供第二脈沖電流；

所述施力模塊(2)用于在通入所述第二脈沖電流后產(chǎn)生脈沖電磁力；所述施力模塊(2)為圓角矩形結(jié)構(gòu)的亥姆霍茲線圈，包括：線圈骨架、線圈法蘭、銅導(dǎo)線、銅電極、連接平臺和第一緊固螺栓；所述銅導(dǎo)線纏繞在所述線圈骨架上，通過所述第一緊固螺栓將所述線圈法蘭與所述線圈骨架固定，通過所述銅電極引出導(dǎo)線與所述第二脈沖電源相連；所述連接平臺為U形凹槽式結(jié)構(gòu)，用于連接構(gòu)成亥姆霍茲線圈的兩個子線圈，且其上部兩側(cè)具有用于固定鈦合金試樣的定位螺栓孔；

所述變形模塊(3)用于在通入所述第一脈沖電流后對待測的鈦合金試樣進(jìn)行預(yù)加熱使其達(dá)到目標(biāo)溫度，并在所述脈沖電磁力的作用下使得待測的鈦合金試樣產(chǎn)生高速的拉伸變形；

所述測量模塊(4)用于采集所述鈦合金試樣在拉伸變形過程中的應(yīng)變和速度數(shù)據(jù)以及所述鈦合金試樣的溫度數(shù)據(jù)；

所述處理模塊(5)用于根據(jù)應(yīng)變和速度數(shù)據(jù)以及溫度數(shù)據(jù)獲得高溫高應(yīng)變率下鈦合金材料應(yīng)力應(yīng)變曲線。

2.如權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述能量模塊包括：第一脈沖電源和第二脈沖電源；

所述第一脈沖電源的輸出端與所述變形模塊(3)連接，用于為所述變形模塊(3)提供第一脈沖電流；

所述第二脈沖電源的輸出端與所述施力模塊(2)連接，用于為所述施力模塊(2)提供第二脈沖電流；

所述第一脈沖電流的脈寬大于所述第二脈沖電流的脈寬。

3.如權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述變形模塊(3)包括：導(dǎo)電板、壓邊板和第二緊固螺栓；

工作時，在所述導(dǎo)電板和所述壓邊板之間設(shè)置鈦合金試樣，通過所述第二緊固螺栓將壓邊板、鈦合金試樣、導(dǎo)電板和所述連接平臺固定；

所述第一脈沖電源通過所述導(dǎo)電板對鈦合金試樣放電，對鈦合金試樣進(jìn)行預(yù)加熱使其達(dá)到目標(biāo)溫度；

所述第二脈沖電源對亥姆霍茲線圈放電并產(chǎn)生同頻率的脈沖磁場，且該脈沖磁場均勻作用于所述鈦合金試樣區(qū)域并產(chǎn)生脈沖電磁力使得鈦合金試樣發(fā)生高速的拉伸變形。

4.如權(quán)利要求3所述的測試裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電板為梯形導(dǎo)電板；所述梯形導(dǎo)電板的短邊與第一脈沖電源的導(dǎo)線相連，所述梯形導(dǎo)電板的長邊與鈦合金試樣相連。

5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的測試裝置，其特征在于，所述測量模塊(4)包括：第一采集模塊和第二采集模塊；

所述第一采集模塊設(shè)置在所述鈦合金試樣的側(cè)方，用于在所述鈦合金試樣的拉伸變形過程中采集所述鈦合金試樣的應(yīng)變和速度數(shù)據(jù)；

所述第二采集模塊設(shè)置在所述鈦合金試樣的上方，用于檢測所述鈦合金試樣上表面的中心溫度并采集所述鈦合金試樣的溫度數(shù)據(jù)。