一种复合材料的高温抗热震性能检测方法技术

本发明专利技术涉及一种复合材料的高温抗热震性能测试方法，步骤包括：(1)将测试用试样固定在高频感应加热设备的感应线圈所围成的区域内，保证试样测试区域位于感应线圈所围成的区域的中心位置；(2)将红外测温仪探测点对准试样测试区域中心位置，并将红外测温仪与电脑信号采集系统进行连接，利用电脑信号采集系统记录试样的温度变化；(3)开启高频感应加热设备，通过高频感应加热设备的功率调节器调节试样的表面温度，待调节至所需温度后进行保温，保温结束后关闭高频感应加热设备并进行冷却；(4)根据测试需求重复步骤(3)，完成复合材料的高温抗热震性能测试。该方法可快速加热至1500℃以上，所用设备简单，考核方法简易，成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料的高温抗热震性能检测方法
本专利技术涉及材料性能测试
，尤其涉及一种复合材料的高温抗热震性能检测方法。
技术介绍
碳纤维增韧陶瓷基复合材料(如C/SiC、C/ZrC及多组元陶瓷基体)具有低热膨胀系数、适中的弹性模量等特性，因此具有优异的抗热震性能，主要应用于航空航天领域的高温热结构材料。目前对该类材料的高温抗氧化性能的考核方法主要有氧-乙炔火焰烧蚀、等离子弧烧蚀和燃烧风洞，可以利用上述三种方法来进行材料筛选和性能对比。其中氧-乙炔火焰烧蚀其基本原理是：用氧-乙炔火焰流为热源(氧-乙炔火焰流的温度高达3500℃左右)，将该火焰流以90°角冲刷试样表面，对材料进行烧蚀，试验后测量烧蚀后试样厚度和质量的变化，计算出试样的线烧蚀率和质量烧蚀率。等离子弧烧蚀采用高电压将氩气电离形成等离子弧，将等离子弧以90°角冲刷试样表面，对材料进行烧蚀，试验后测量烧蚀后试样厚度和质量的变化，计算出试样的线烧蚀率和质量烧蚀率。燃烧风洞是利用燃料燃烧产生的高温气体作为风洞的试验气体模拟高温流场。上述三种考核方法成本较高、周期较长，且实现抗热震性能考核难度大。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有考核方法不足，提供一种快速、低成本且适合高温抗热震性能考核的测试方法。为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：1、一种复合材料的高温抗热震性能测试方法，包括如下步骤：(1)将测试用试样固定在高频感应加热设备的感应线圈所围成的区域内，保证试样测试区域位于感应线圈所围成的区域的中心位置；(2)将红外测温仪探测点对准试样测试区域中心位置，并将红外测温仪与电脑信号采集系统进行连接，利用电脑信号采集系统记录所述试样的温度变化；(3)开启高频感应加热设备，通过高频感应加热设备的功率调节器调节所述试样的表面温度，待调节至所需温度后进行保温，保温结束后关闭高频感应加热设备并进行冷却；(4)根据测试需求重复步骤(3)，完成复合材料的高温抗热震性能测试。2、根据技术方案1所述的测试方法，所述测试用试样的长度为感应线圈总高度的2～5倍。3、根据技术方案1所述的测试方法，所述保温进行10～60分钟。4、根据技术方案1所述的测试方法，采用自然冷却、空气冷却、水冷或油冷的方式对试样进行冷却。5、根据技术方案1所述的测试方法，通过计算所述复合材料的失重率对复合材料的高温抗热震性能进行考核。6、根据技术方案1所述的测试方法，将包括所述试样、红外测温仪、电脑信号采集系统和高频感应加热设备的测试体系置于封闭恒温空间内，确保测试在封闭恒温状态下进行。7、根据技术方案1至6任一项所述的测试方法，所述复合材料为碳纤维增韧陶瓷基复合材料。8、根据技术方案1所述的测试方法，在步骤(1)中，还包括如下步骤：将试样封装在可密封装置中，密封，得到测试用试样；优选地，所述可真空密封装置为石英管。9、根据技术方案8所述的测试方法，所述可密封装置为真空石英管。10、根据技术方案8或9所述的测试方法，所述复合材料为易氧化材料，优选地，所述易氧化材料为碳基材料。有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下优点：(1)本专利技术采用高频感应加热设备对被测试样进行加热，可实现快速加热至1500℃以上；(2)本专利技术的设备简单，考核方法简易，考核成本低廉，为材料筛选和性能对比提供了更为方便快捷的方法；(3)本专利技术可通过加装真空石英管，进行真空高温性能考核，适用于易氧化材料(如碳基材料)的性能测试；(4)本专利技术可用于高温力学性能测试，如在试样两端加载即可实现高温拉伸性能测试；(5)本专利技术使用于材料的热震性能测试，且降低了加热、冷却循环周期。(6)本专利技术适用于碳纤维增韧陶瓷基复合材料(如C/SiC、C/ZrC及多组元陶瓷基体)，同样适用于其他导电材料的性能测试。附图说明图1是本专利技术提供的测试方法的流程示意图；图2是利用本专利技术提供的测试方法进行高温抗热震性能考核的示意图；图3是各个实施例的测试结果。图中：1：高频感应加热设备；2：感应线圈；3：红外测温仪；4：电脑信号采集系统；5：测试用试样。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种复合材料的高温抗热震性能测试方法，采用高频感应加热设备将被测试样进行快速加热，由于碳纤维增韧陶瓷基复合材料本身为导体可在高频磁场作用下发热，且发热温度可调节，加热过程中试样需悬于磁感线圈内。通过红外测温仪测量试样表面温度，并由电脑采集系统记录温度变化曲线。具体地，如图1和图2所示，所述测试方法包括如下步骤：(1)将测试用试样5固定在高频感应加热设备1的感应线圈2所围成的区域内，保证试样测试区域位于感应线圈2所围成的区域的中心位置；测试之前准备测试用试样5，所述试样的长度优选为感应线圈2高度的2～5倍，可以为该范围内的任意数值(包含端点值)，例如，可以为2倍、2.5倍、3倍、3.5倍、4倍、4.5倍、5倍，太长或太短都不易于试样5的装卸操作。由于试样5置于感应线圈2内，所以试样5宽度或直径不大于感应线圈2内径。(2)将红外测温仪3探测点对准试样测试区域中心位置，并将红外测温仪3与电脑信号采集系统4进行连接，利用电脑信号采集系统4记录所述试样5的温度变化；(3)开启高频感应加热设备1，通过高频感应加热设备1的功率调节器调节所述试样5的表面温度，不同材料对高频感应加热的响应反馈不同，通过功率调节可以间接实现温度的调节，待调节至所需温度后进行保温，保温时间优选为10～60分钟，可以为该范围内的任意数值(包含端点值)，例如，可以为10分钟、15分钟、20分钟、25分钟、30分钟、35分钟、40分钟、45分钟、50分钟、55分钟、60分钟，保温结束后关闭高频感应加热设备1并对试样5进行冷却，冷却方法可以采用自然冷却、空气冷却、水冷或油冷；(4)根据测试需求重复步骤(3)，完成复合材料的高温抗热震性能测试。重复时，可以不改变测试温度，进行某温度下的重复性实验，也可以改变测试温度，进行变温后的复合材料的高温抗热震性能测试。对材料进行高温抗热震性能考核时，可以通过记录所述复合材料测试前后的失重，计算出复合材料的失重率，利用这一指标对复合材料的高温抗热震性能进行考核。在一些实施例中，将包括所述试样5、红外测温仪3、电脑信号采集系统4和高频感应加热设备1的测试体系置于封闭恒温空间内，确保测试在封闭恒温状态下进行，避免空气对流及室内温度变化对测试结果造成影响。利用本专利技术提供的测试方法可以对碳纤维增韧陶瓷基复合材料进行测试，当然也可以对其他导电材料的性能进行测试。所用的复合材料可以采用现有的制备方法制得，本专利技术对此不做具体限定。在一些实施例中，在步骤(1)中，还包括如下步骤：将试样封装在可密封装置(如石英管)中，密封，得到测试用试样5。可密封装置内可以抽真空也可不抽真空(即可以采用真空可密封装置也可以采用非真空可密封装置)，抽真空则可测样品的真空高温性能，不抽真空则可测样品在大气环境下的氧化行为。但无本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料的高温抗热震性能测试方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)将测试用试样固定在高频感应加热设备的感应线圈所围成的区域内，保证试样测试区域位于感应线圈所围成的区域的中心位置；(2)将红外测温仪探测点对准试样测试区域中心位置，并将红外测温仪与电脑信号采集系统进行连接，利用电脑信号采集系统记录所述试样的温度变化；(3)开启高频感应加热设备，通过高频感应加热设备的功率调节器调节所述试样的表面温度，待调节至所需温度后进行保温，保温结束后关闭高频感应加热设备并对所述试样进行冷却；(4)根据测试需求重复步骤(3)，完成复合材料的高温抗热震性能测试。

【技术特征摘要】
1.一种复合材料的高温抗热震性能测试方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)将测试用试样固定在高频感应加热设备的感应线圈所围成的区域内，保证试样测试区域位于感应线圈所围成的区域的中心位置；(2)将红外测温仪探测点对准试样测试区域中心位置，并将红外测温仪与电脑信号采集系统进行连接，利用电脑信号采集系统记录所述试样的温度变化；(3)开启高频感应加热设备，通过高频感应加热设备的功率调节器调节所述试样的表面温度，待调节至所需温度后进行保温，保温结束后关闭高频感应加热设备并对所述试样进行冷却；(4)根据测试需求重复步骤(3)，完成复合材料的高温抗热震性能测试。2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：所述测试用试样的长度为感应线圈总高度的2～5倍。3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：所述保温进行10～60分钟。4.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：采用自...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，于新民，王宇，于艺，金鑫，霍鹏飞，宋环君，张宝鹏，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11