[發明專利]一種超高溫水氧環境下原位微納米壓痕測試系統及其方法

在審

• 申請號: 202011156254.4
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112229752A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 曲兆亮;白浩然;呂伯文;王一光;方岱寧
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 王巖

1.一種超高溫水氧環境下原位微納米壓痕測試系統，其特征在于，所述超高溫水氧環境下原位微納米壓痕測試系統包括：氣體生成裝置、超高溫水氧考核與壓痕測試裝置以及尾氣處理裝置；其中，超高溫水氧考核與壓痕測試裝置包括：進氣口側箱體、出氣口側箱體、滑軌、平板、升降支座、底座、試樣平臺、平臺固定座、進氣口側箱體水冷層、出氣口側箱體水冷層、進氣口側箱體隔熱層、出氣口側箱體隔熱層、進氣口側箱體防護管道、出氣口側箱體防護管道、溫度傳感器、加熱材料、加熱裝置、密封墊、卡扣、保溫密封裝置、壓桿驅動器、外伸架、壓桿、壓頭、光學觀測通道、氣體進口管道和氣體出口管道；進氣口側箱體為一側開口的半殼體結構，在進氣口側箱體的內表面覆蓋進氣口側箱體水冷層，在進氣口側水冷層的內表面覆蓋進氣口側箱體隔熱層，在進氣口側箱體隔熱層內設置半筒形的進氣口側箱體防護管道，進氣口側箱體防護管道的邊緣與進氣口側箱體和進氣口側隔熱層的邊緣位于同一平面內；進氣口側箱體防護管道的頂端和底端抵住進氣口側箱體隔熱層內表面的頂端和底端；出氣口側箱體、出氣口側箱體隔熱層、出氣口側箱體水冷層和出氣口側箱體防護管道，以與進氣口側箱體、進氣口側箱體隔熱層、進氣口側箱體水冷層和進氣口側箱體防護管道開口側相對的方式設置；進氣口側箱體防護管道和出氣口側箱體防護管道的拼接邊緣分別設置密封墊；進氣口側箱體與出氣口側箱體的連接處設置有卡扣；對開的進氣口側箱體和出氣口側箱體分別安放在滑軌上，能夠沿著滑軌移動，滑軌安放在平板上，平板安放在升降支座上，升降支座安放在底座上；試樣平臺的底部通過平臺固定座固定在進氣口側箱體或出氣口側箱體的底部；進氣口側箱體和出氣口側箱體沿滑軌向中心移動合并，形成一體的箱體；進氣口側箱體防護管道和出氣口側箱體防護管道拼接在一起構成內部中空上下開口的圓筒形的防護管道，防護管道內為密封的空間，防護管道的中心軸沿豎直方向，試樣平臺位于箱體內的防護管道內；進氣口側箱體隔熱層與氣口側箱體隔熱層拼接成一體的隔熱層，從而在隔熱層的內表面與防護管道側壁的外表面之間形成封閉空間；在封閉空間內設置有溫度傳感器和加熱材料，加熱材料連接至位于箱體外的加熱裝置；在箱體的頂壁中心正對試樣平臺設置有可拆卸的保溫密封裝置；在箱體外設置壓桿驅動器，壓桿驅動器固定在外伸架上，外伸架安放在底座上；在壓桿驅動器上設置壓桿，在壓桿的底端設置壓頭；在氣體出口側箱體上設置后通入箱體內部的光學觀測通道；氣體進口管道的一端連接氣體生成裝置的出口，另一端依次穿過進氣口側箱體、進氣口側箱體水冷層、進氣口側箱體隔熱層和進氣口側箱體防護管道，連通至防護管道內；氣體出口管道的一端連接至尾氣處理裝置的入口，另一端依次穿過出氣口側箱體、出氣口側箱體水冷層、出氣口側箱體隔熱層和出氣口側箱體防護管道，連通至防護管道內；將試樣放置在試樣平臺上，沿滑軌分別移動進氣口側箱體和出氣口側箱體向中心靠攏直至二者拼接成一體的箱體，扣緊出氣口側箱體和進氣口側箱體的卡扣，使得試樣處于通過密封墊密封連接的防護管道構成的密封的空間內；將合并后的箱體沿滑軌整體移動遠離壓桿驅動器；啟動氣體生成裝置通過氣體進口管道向防護管道內輸送設定水氧比的水氧混合氣體，同時啟動尾氣處理裝置，接通進氣口側箱體水冷層與出氣口側箱體水冷層；打開加熱裝置對加熱材料進行加熱，同時通過溫度傳感器實時監測防護管道外的溫度，使得防護管道內部按照設定的升溫速率升溫至預設溫度并保持，以完成對試樣的高溫水氧考核，加熱材料位于保護管道外的封閉空間內，在高溫水氧考核過程中免于與水氧接觸，避免氧化；高溫水氧考核完畢后，關閉氣體生成裝置，通過尾氣處理裝置將陶瓷防護管道內部抽至高真空狀態后關閉尾氣處理裝置；啟動氣體生成裝置向氣體進口管道輸送惰性氣體；將箱體沿滑軌整體移動到壓桿驅動器正下方，拆下可拆卸保溫密封裝置，通過壓桿驅動器驅動壓桿帶動壓頭緩慢深入到防護管道內部，至壓頭的尖端至試樣的表面；同時從光學觀測通道的觀察來調整壓頭壓入試樣的過程，實現試樣的原位微納米壓痕測試；原位微納米壓痕測試完畢，進行數據的后處理，完成原位測試。

2.如權利要求1所述的超高溫水氧環境下原位微納米壓痕測試系統，其特征在于，所述試樣平臺、氣體進口管道、氣體出口管道、防護管道、壓桿和壓頭均采用高溫材料。

3.如權利要求1所述的超高溫水氧環境下原位微納米壓痕測試系統，其特征在于，所述保溫密封裝置采用密封法蘭。