[發明專利]一種高溫力學模擬及原位觀察裝置

在審

• 申請號: 202011111134.2
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112113993A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 李旋;巨佳
• 申請（專利權）人: 李旋
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00;H05B3/42
• 代理公司: 南京燦爛知識產權代理有限公司 32356
• 代理人: 趙麗

本發明公開了一種高溫力學模擬及原位觀察裝置，包括高溫環境箱（13），所述高溫環境箱（13）的中部橫向貫穿有樣品（12），所述樣品（12）的兩端均位于所述高溫環境箱（13）的外側，所述樣品（12）的兩端通過夾具（10）與載荷單元相連。本發明提供的一種高溫力學模擬及原位觀察裝置，可實現高溫服役行為的原位觀察，不同于傳統的高溫試驗機，本裝置使用左右旋絲桿，加載過程中樣品兩端都發生相對運動，樣品中心保持不動，因此可實現特定區域的原位觀察。本發明的裝置結構簡單、成本低廉、操作簡便、功能齊全，可以得到科學、真實的實驗結果。

技術領域

本發明涉及一種高溫力學模擬及原位觀察裝置，適用于模擬并原位觀察材料的高溫力學行為，屬于材料測試技術領域。

背景技術

材料在高溫環境中的力學行為變化是材料研究者普遍關注的一個問題，模擬并原位觀察材料的高溫力學行為是評估材料高溫服役情況的關鍵。目前評價材料高溫力學行為主要使用高溫試驗機，如公開專利（CN 107607411 A）所述。高溫試驗機通常采用電阻絲加熱，并且實驗過程中夾具需與樣品一起放置于環境箱中。使用過程中存在以下不足：（1）加熱速度慢（2）加載過程中樣品一端固定，另一端逐漸加載使樣品發生拉伸，因此觀察視場發生運動，難以原位觀察某一特定區域的變化過程；（3）夾具與樣品同時放入高溫環境箱中，夾具需采用耐高溫材料。為此，亟需設計一種高溫力學模擬及原位觀察裝置，可以模擬不同載荷形式下材料的高溫力學行為，并實現特定區域的原位觀察，以科學地評價和觀察材料的高溫服役過程。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，本發明提供一種高溫力學模擬及原位觀察裝置，該裝置可以真實模擬并原位觀察材料的高溫力學行為，實驗過程中溫度可控、形貌變化可觀察、加載載荷可控，適用于模擬和觀察材料的高溫服役行為。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種高溫力學模擬及原位觀察裝置，包括高溫環境箱，所述高溫環境箱的中部橫向貫穿有樣品，所述樣品的兩端均位于所述高溫環境箱的外側，所述樣品的兩端通過夾具與載荷單元相連；

所述高溫環境箱包括主體試驗箱，所述主體試驗箱的左右兩側均設置有密封單元，所述密封單元包括由內外壁組成的空腔式外殼，所述密封單元的內部中空，所述密封單元的左右兩側均設置有用于貫穿所述樣品的通孔，所述密封單元內部的左右兩側均設置有環形的Y型耐高溫橡膠密封圈，兩所述Y型耐高溫橡膠密封圈之間填充有若干磁球，所述密封單元上方設置有儲液單元，所述儲液單元內部填充有磁流變液，所述儲液單元與所述密封單元的內部相連通，所述外殼的上下兩端分別連通有冷卻水口，所述外殼為冷卻水道；

所述主體試驗箱內設置有若干半鍍金反射型紅外線加熱石英管，所述半鍍金反射型紅外線加熱石英管包括半鍍金反射弧面和紅外線加熱石英管，全部所述半鍍金反射弧面的弧心角均正對所述樣品且均勻分布，所述半鍍金反射弧面正對樣品的一面涂布有鍍金層，所述紅外線加熱石英管位于所述半鍍金反射弧面的圓心處；靠近所述樣品處設置有溫度傳感器，所述主體試驗箱的外壁上開設有正對所述樣品中心位置的觀察窗口。

所述磁球直徑為微米級，所述磁球表面包覆有壓電陶瓷涂層。

所述載荷單元包括與一側所述夾具相連的應力傳感器，所述應力傳感器的外側與另一側所述夾具的外側分別連于螺母座上，兩根左右旋絲桿分別通過軸承穿過所述螺母座的上下兩端，兩所述左右旋絲桿的一端均活動連接在絲桿支撐座上，兩所述左右旋絲桿的另一端均與渦輪相連，所述渦輪與蝸桿上的齒輪呈垂直式嚙合，所述蝸桿固定在軸承支撐座上，所述蝸桿上套有齒輪一，所述齒輪一與電機上的齒輪二相嚙合。

兩所述左右旋絲桿通過軸承與傳動座連接。

所述密封單元通過金屬橡膠圈和法蘭與所述主體試驗箱連接。