【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种测量材料超高温弯曲模量及断裂应变的装置及方法,属于材料力学性能测试领域。
技术介绍
随着临近空间高超声速飞行器领域的快速发展,飞行器以高超声速(>5Ma)在大气层中飞行,头锥、翼前缘等热端部件承受严重的气动加热,严酷部位温度可达1800℃以上,对该温度段能够服役的材料提出了很高的要求,推动了碳/碳、陶瓷基复合材料、超高温陶瓷材料及难熔金属材料的发展。因此,在飞行器设计及新材料研制中,超高温条件下的力学性能测试是急需解决的关键问题,获得材料在超高温条件下的力学性能数据是保证飞行器设计正确性和服役安全性必不可少的基本要求。目前,国内外对高温弯曲性能的测试方法只有弯曲强度这一个测试项目,尚无弯曲弹性模量及断裂应变这两个关键项目。主要原因是在超高温条件下,很多1500℃以上的试验大都在真空(惰气)炉内进行,没有风冷等散热条件,而引伸计在真空(惰气)炉内工作,超高温测试环境下辐射、热传导带来的高温超出了现有应变片式、电感式、电容式引伸计的最高服役温度,因此无法进行弯曲弹性模量及断裂应变等参数的测量。专利技术专利CN 105092372A中公开了“一种实时监测高温高压环境中金属试样应变的系统及方法”,但上述方法存在以下不足:第一,上述应变测量方法适用于金属拉伸试验,而不适用于脆性材料的弯曲试验。第二,上述应变测量方法,将试样的变形引出至高温炉外,连接部位较多,变形损失较大,针对大应变的金属试样,其精度尚可满足要求,但针对超高温服役环境的陶瓷基、碳/碳、超高温陶瓷试样,其弹性模量较高,断裂应变低,对变形测量精度要求高,上述公开的专利不适用于超高 ...
【技术保护点】
测量材料超高温弯曲弹性模量及断裂应变的装置,其特征在于,包括载荷传递结构、变形传递结构和变形传感器(11),所述载荷传递结构包括上压头(3)、下压头(6)、热端下压杆(7)和水冷保护套(8),下压头(6)中心设有通孔,下压头(6)上放置弯曲试样(4),上压头(3)位于弯曲试样(4)中心上方,水冷保护套(8)为中空水冷工字型结构,包括上、下横梁和中间立柱,用于阻断热端下压杆(7)传导的热量,水冷保护套(8)中心具有通孔,热端下压杆(7)中心具有通孔,热端下压杆(7)一端与水冷保护套(8)上端连接,使热端下压杆(7)与水冷保护套(8)的通孔相通,热端下压杆(7)另一端与下压头(6)底面连接,使热端下压杆(7)的通孔与下压头(6)的通孔相通;变形传递结构包括变形传递杆(5)、固定夹(10)和移动夹(13),变形传递杆(5)置于水冷保护套(8)、热端下压杆(7)的通孔中,并穿过下压头(6)的通孔与弯曲试样(4)的底面中心接触,固定夹(10)固定在水冷保护套(8)中间立柱上,移动夹(13)与变形传递杆(5)连接,二者可沿水冷保护套(8)中间立柱同步轴向滑动,弹簧(14)置于水冷保护套(8)通孔中 ...
【技术特征摘要】
1.测量材料超高温弯曲弹性模量及断裂应变的装置,其特征在于,包括载荷传递结构、变形传递结构和变形传感器(11),所述载荷传递结构包括上压头(3)、下压头(6)、热端下压杆(7)和水冷保护套(8),下压头(6)中心设有通孔,下压头(6)上放置弯曲试样(4),上压头(3)位于弯曲试样(4)中心上方,水冷保护套(8)为中空水冷工字型结构,包括上、下横梁和中间立柱,用于阻断热端下压杆(7)传导的热量,水冷保护套(8)中心具有通孔,热端下压杆(7)中心具有通孔,热端下压杆(7)一端与水冷保护套(8)上端连接,使热端下压杆(7)与水冷保护套(8)的通孔相通,热端下压杆(7)另一端与下压头(6)底面连接,使热端下压杆(7)的通孔与下压头(6)的通孔相通;变形传递结构包括变形传递杆(5)、固定夹(10)和移动夹(13),变形传递杆(5)置于水冷保护套(8)、热端下压杆(7)的通孔中,并穿过下压头(6)的通孔与弯曲试样(4)的底面中心接触,固定夹(10)固定在水冷保护套(8)中间立柱上,移动夹(13)与变形传递杆(5)连接,二者可沿水冷保护套(8)中间立柱同步轴向滑动,弹簧(14)置于水冷保护套(8)通孔中,弹簧(14)一端与变形传递杆(5)连接,另一端与水冷保护套(8)底端连接,确保变形传递杆(5)与弯曲试样(4)的底面中心接触。2.如权利要求1所述的测量材料超高温弯曲弹性模量及断裂应变的装置,其特征在于,变形传递杆(5)与下压头(6)的通孔、热端下压杆(7)和水冷保护套(8)的通孔间隙配合。3.如权利要求2所述的测量材料超高温弯曲弹性模量及断裂应变的装置,其特征在于,变形传递杆(5)与下压头(6)的通孔、热端下压杆(7)和水冷保护套(8)的通孔的配合间隙为0~0.5mm。4.如权利要求1所述的测量材料超高温弯曲弹性模量及断裂应变的装置,其特征在于,上压头(3)、下压头(6)、热端下压杆(7)的材质为能够耐受1500℃以上超高温材料。5.如权利要求4所述的测量材料超高温弯曲弹性模量及断裂应变的装置,其特征在于,所述耐受1500℃以上超高温材料为石墨、陶瓷或难熔金属。6.如权利要求1所述的测量材料超高温弯曲弹性模量及断裂应变的装置,其特征在于,变形传感器(11)装配后的径向尺寸小于水冷保护套(8)上横梁径向尺寸。7.如权利要求1所述的测量材料超高温弯曲弹性模量及断裂应变的装置,其特征在于,上横梁用于阻挡外界对变形传...
【专利技术属性】
技术研发人员:卢克非,章妮,李西颜,张涛,王晓薇,
申请(专利权)人:航天材料及工艺研究所,中国运载火箭技术研究院,
类型:发明
国别省市:北京;11
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