專(zhuān)利名稱(chēng):高溫及超高溫環(huán)境下彈性模量測(cè)試用裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種在高溫及超高溫極端環(huán)境下測(cè)試彈性模量的測(cè)試用裝置，包括開(kāi)有缺口的圓環(huán)狀的缺口環(huán)試件、具有基臺(tái)和半圓柱狀的止動(dòng)輥十字槽夾具，基臺(tái)為柱體平臺(tái)，在其上表面加工有兩條相互正交的十字型水平槽，缺口環(huán)試件豎直嵌入基臺(tái)的一條水平槽中，該缺口在缺口環(huán)試件的豎直高度方向上位于該豎直高度的一半的位置，止動(dòng)輥以其曲面與缺口環(huán)試件接觸的方式放置于缺口環(huán)試件上、并嵌入基臺(tái)的另一條水平槽中，止動(dòng)輥的長(zhǎng)度大于所述水平槽的寬度。本實(shí)用新型的測(cè)試用裝置解決了缺口環(huán)試件在高溫及超高溫爐中的定位問(wèn)題，使得高溫及超高溫環(huán)境下的彈性模量測(cè)試得到可靠保證，對(duì)航天航空以及耐火材料等的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安全評(píng)價(jià)具有重要的意義。
【專(zhuān)利說(shuō)明】高溫及超高溫環(huán)境下彈性模量測(cè)試用裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種在高溫及超高溫極端環(huán)境下測(cè)試陶瓷等耐高溫材料的彈性 模量的測(cè)試用裝置。特別涉及利用缺口環(huán)試件，在針對(duì)1000°c以上的高溫及1500°C以上的 超高溫極端環(huán)境、常規(guī)方法無(wú)法獲得材料彈性模量的情況下的一種間接評(píng)價(jià)彈性模量的測(cè) 試用裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著新材料和航天航空技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)于耐高溫、抗氧化、耐磨損等高溫結(jié)構(gòu) 材料日益增多的需求，如飛行器在大氣中飛行時(shí)，其光學(xué)窗口及整流罩要求能夠在同空氣 劇烈摩擦而產(chǎn)生的高溫環(huán)境下工作，這就要求相關(guān)材料具有足夠的耐高溫性能。而且火箭、 衛(wèi)星、飛行器等的研制過(guò)程大多投資數(shù)億元，若因選材不當(dāng)導(dǎo)致發(fā)射失敗則會(huì)造成巨額損 失。因此，在設(shè)計(jì)極端環(huán)境下工作的超高溫部件時(shí)，了解材料在服役條件下的各力學(xué)性能參 數(shù)是保障構(gòu)件安全服役的必不可少的基本要求。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)耐高溫材料在高溫及超高 溫下的一些力學(xué)性能評(píng)價(jià)還缺乏十分有效的方法和技術(shù)。而現(xiàn)代高技術(shù)和航天工業(yè)的發(fā)展 又急需檢測(cè)和評(píng)價(jià)超高溫材料力學(xué)性能的手段。因此，開(kāi)發(fā)、建立和完善高溫及超高溫等極 端環(huán)境下材料性能的測(cè)試方法、表征技術(shù)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)保障國(guó)家航天航空器件的可靠性 和安全設(shè)計(jì)具有舉足輕重的意義。
[0003]超高溫極端環(huán)境下的彈性模量是高溫力學(xué)性能評(píng)價(jià)體系中不可或缺的一項(xiàng)重要 性能指標(biāo)，也是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的一個(gè)難題。利用高溫及超高溫下的彈性模量并結(jié)合其他力學(xué) 性能參數(shù)，可以很好地判斷脆性部件服役的穩(wěn)定性，同時(shí)還可進(jìn)行高溫壽命和高溫變形的 預(yù)測(cè)。一般來(lái)講，脆性材料彈性模量的傳統(tǒng)測(cè)試方法有靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法之分。靜態(tài)法主要 以三點(diǎn)彎曲及四點(diǎn)彎曲測(cè)試方法為主，但由于陶瓷彎曲試件的撓度非常小，高溫下實(shí)現(xiàn)精 確測(cè)量非常地困難，這使得高溫下用該法測(cè)得的彈性模量值具有較大誤差；動(dòng)態(tài)法主要以 共振激勵(lì)及超聲波測(cè)試方法為主，但由于高溫支承條件的限制和高溫下振動(dòng)響應(yīng)的獲取非 常困難，動(dòng)態(tài)法測(cè)量耐高溫陶瓷材料的彈性模量的最高溫度無(wú)法超過(guò)1500°C。
[0004] 理論和實(shí)驗(yàn)都表明，在相同載荷下，橫截面相似的缺口環(huán)試樣的位移量比彎曲梁 試樣要大得多，這就方便了變形的精確測(cè)試。
[0005]包亦望等人提出了一種評(píng)價(jià)圓環(huán)或圓管狀脆性材料彈性模量和強(qiáng)度的方法（簡(jiǎn) 稱(chēng)缺口環(huán)法），并推導(dǎo)出了彈性模量的計(jì)算公式（詳見(jiàn)專(zhuān)利號(hào)：ZL201010544550. 1)，即：

【權(quán)利要求】
1. 一種高溫及超高溫環(huán)境下彈性模量測(cè)試用裝置，其特征在于，包括：開(kāi)有缺口的圓 環(huán)狀的缺口環(huán)試件和十字槽夾具， 所述十字槽夾具包括：基臺(tái)和半圓柱狀的止動(dòng)輥， 所述基臺(tái)為柱體平臺(tái)，在其上表面加工有兩條相互正交的十字型水平槽， 所述缺口環(huán)試件豎直嵌入所述基臺(tái)的一條水平槽中，所述缺口在所述缺口環(huán)試件的豎 直高度方向上位于該豎直高度的一半的位置， 所述止動(dòng)輥以其曲面與所述缺口環(huán)試件接觸的方式放置于所述缺口環(huán)試件上、并嵌入 所述基臺(tái)的另一條水平槽中，所述止動(dòng)輥的長(zhǎng)度大于所述水平槽的寬度。2. 如權(quán)利要求1所述的高溫及超高溫環(huán)境下彈性模量測(cè)試用裝置，其特征在于：所述 缺口環(huán)試件的缺口的長(zhǎng)度為所述缺口環(huán)試件內(nèi)徑長(zhǎng)度的四分之一。3. 如權(quán)利要求1或2所述的高溫及超高溫環(huán)境下彈性模量測(cè)試用裝置，其特征在于： 所述缺口環(huán)試件的寬度為6?8_。4. 如權(quán)利要求3所述的高溫及超高溫環(huán)境下彈性模量測(cè)試用裝置，其特征在于：所述 缺口環(huán)試件經(jīng)打磨倒角處理。5. 如權(quán)利要求4所述的高溫及超高溫環(huán)境下彈性模量測(cè)試用裝置，其特征在于：所述 十字槽夾具，在高溫大氣環(huán)境下采用碳化硅材料，在超高溫真空環(huán)境下采用石墨材料。6. 如權(quán)利要求5所述的高溫及超高溫環(huán)境下彈性模量測(cè)試用裝置，其特征在于：所述 十字型水平槽的底面平整并且光滑。
【文檔編號(hào)】G01N3-18GK204302112SQ201420760972
【發(fā)明者】包亦望, 劉釗, 萬(wàn)德田 [申請(qǐng)人]中國(guó)建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司, 中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院