一种陶瓷基小复合材料高温氧化炉内夹持装置与测试方法制造方法及图纸

技术编号：23097791 阅读：16 留言：0更新日期：2020-01-14 20:19

本发明专利技术公开了一种陶瓷基小复合材料高温氧化炉内夹持装置与测试方法，包括用于夹持测试试样的漏斗形试样夹具、下夹头、夹块、上夹头、试验机夹具以及安装装置，测试试样由上至下分为上夹持段、中间段和下夹持段，其中，测试试样上夹持段通过耐高温无机胶与上夹头固定，上夹头被试验机夹具夹持，测试试样下夹持段通过耐高温无机胶与下夹头固定，下夹头被试验机夹具夹持，测试试样中间段能完全处于高温炉均热区内，本发明专利技术解决了陶瓷基小复合材料在高温及超高温环境下的炉内夹持问题，将材料测试中间段完全处于高温炉均热区内，可以准确测试陶瓷基小复合材料下在高温及超高温环境下的蠕变寿命。

A clamping device and test method for ceramic matrix small composite materials in high temperature oxidation furnace

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【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷基小复合材料高温氧化炉内夹持装置与测试方法
本专利技术属于材料性能检测的
，具体的说，涉及一种陶瓷基小复合材料高温氧化炉内夹持装置与测试方法。
技术介绍
陶瓷基小复合材料由一束连续纤维外侧沉积或渗透一层陶瓷基体组成。由于其结构形式简单、尺寸细小等优点，常被用于研究单向陶瓷基复合材料在高温拉伸蠕变载荷下的失效机理。在高温拉伸蠕变载荷下，陶瓷基小复合材料的夹持是一个首先需要被解决的问题。由于陶瓷基小复合材料通常呈截面形状不规则的棒状，横截面积小于2mm2，拉伸失效载荷小于500N，且弯曲和压缩强度很低。而高温炉温度最高可达1600℃，如何在极端高温环境下保证陶瓷基小复合材料的有效夹持是一个很大的难题。针对上述问题，通常采用高温AB胶将长度大于高温炉高度的陶瓷基小复合材料两端粘贴于高温合金或陶瓷加强片上，然而高温炉高度至少为80mm，其炉内均热区高度只有10mm左右，采用上述炉外夹持的方式，陶瓷基小复合材料的长度至少为100mm，而其直径小于1mm，长径比过大，导致材料很容易在安装时发生失效。此外，由于高温炉均热区高度只有材料长度的1/8，而从高温炉均热区到炉口位置，温度逐渐下降，因此材料从均热段到夹持端处于一个较大的温度梯度下，而如此获得的材料在某一温度下的蠕变强度和蠕变寿命是不准确的，因此必须缩短试验件长度，使得材料处于高温炉的均热区下。现有技术中，中国专利CN110044692A《一种用于脆性材料平板试件的高温拉伸试验夹具》中公开的拉伸夹具只能适用于夹持端为燕尾形的板材试样在低于...

【技术保护点】
1.一种陶瓷基小复合材料高温氧化炉内夹持装置，其特征是：包括用于夹持测试试样(1)的漏斗形试样夹具(2)、下夹头(3)、夹块(4)、上夹头(5)、试验机夹具(6)以及安装装置(7)，其中，测试试样(1)为杆状陶瓷基小复合材料试样，测试试样(1)由上至下分为上夹持段(13)、中间段(14)和下夹持段(15)，所述的漏斗形试样夹具(2)包括结构相同的上漏斗形试样夹具(8)和下漏斗形试样夹具(9)，所述的上漏斗形试样夹具(8)和下漏斗形试样夹具(9)均包括漏斗头(16)和圆管(17)，漏斗头(16)一端为窄端，一端为宽端，其中，宽端直径大于窄端直径，漏斗头(16)的窄端与圆管(17)的一端固定连接，漏斗头(16)窄端内部开有圆柱形半通孔(18)且圆柱形半通孔(18)孔直径与圆管(17)内径一致，测试试样(1)两端分别从上漏斗形试样夹具(8)和下漏斗形试样夹具(9)的圆管(17)插入至圆柱形半通孔(18)固定，所述的下夹头(3)上部开有锥形限位部(19)，锥形限位部(19)内设置有上端开口的锥形腔，锥形腔上端直径小，下端直径大，且锥形腔的上端开口直径小于漏斗头(16)的宽端直径，大于漏斗头(1...

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷基小复合材料高温氧化炉内夹持装置，其特征是：包括用于夹持测试试样(1)的漏斗形试样夹具(2)、下夹头(3)、夹块(4)、上夹头(5)、试验机夹具(6)以及安装装置(7)，其中，测试试样(1)为杆状陶瓷基小复合材料试样，测试试样(1)由上至下分为上夹持段(13)、中间段(14)和下夹持段(15)，所述的漏斗形试样夹具(2)包括结构相同的上漏斗形试样夹具(8)和下漏斗形试样夹具(9)，所述的上漏斗形试样夹具(8)和下漏斗形试样夹具(9)均包括漏斗头(16)和圆管(17)，漏斗头(16)一端为窄端，一端为宽端，其中，宽端直径大于窄端直径，漏斗头(16)的窄端与圆管(17)的一端固定连接，漏斗头(16)窄端内部开有圆柱形半通孔(18)且圆柱形半通孔(18)孔直径与圆管(17)内径一致，测试试样(1)两端分别从上漏斗形试样夹具(8)和下漏斗形试样夹具(9)的圆管(17)插入至圆柱形半通孔(18)固定，所述的下夹头(3)上部开有锥形限位部(19)，锥形限位部(19)内设置有上端开口的锥形腔，锥形腔上端直径小，下端直径大，且锥形腔的上端开口直径小于漏斗头(16)的宽端直径，大于漏斗头(16)的窄端直径，锥形腔的下端直径大于漏斗头(16)的宽端直径，所述的锥形限位部(19)的侧面开设有侧槽，所述的漏斗头(16)能从侧槽插入至锥形腔中，所述的夹块(4)为左右两块半夹体，这两个半夹体左右对接后形成夹块(4)，所述的夹块(4)外表面为螺纹状，夹块(4)内部设置有与漏斗头(16)相适应的漏斗形夹槽，所述的漏斗头(16)能卡在漏斗形夹槽中定位，所述的夹块(4)下表面设置有定位结构，所述的上夹头(5)下端开有圆柱形半通螺纹孔(24)，圆柱形半通螺纹孔(24)与夹块(4)外表面通过螺纹连接，上夹头(5)上端部内部开有通气孔，所述的通气孔贯通圆柱形半通螺纹孔(24)和上夹头(5)上表面，所述的试验机夹具(6)包括试验机上夹具(11)和试验机下夹具(12)，试验机上夹具(11)能夹持在上夹头(5)上端，试验机下夹具(12)能加持在下夹头(3)下端，且试验机上夹具(11)和试验机下夹具(12)能对上夹头(5)和下夹头(3)进行拉伸，所述的安装装置(7)包括作动台(25)、基座(26)、立柱(27)、垂直标定杆(28)、垂直悬挂装置(29)，所述的作动台(25)为能上下前后的移动的控制台体，基座(26)固定在作动台(25)上，立柱(27)竖直地固定在基座(26)上，所述的垂直标定杆(28)包括环套(30)、水平杆(31)和竖直杆(32)，水平杆(31)一端与环套(30)固定连接，环套(30)套在立柱(27)上固定，竖直杆(32)与水平杆(31)另一端固定连接，所述的环套(30)能在立柱(27)上水平转动，从而使水平杆(31)和竖直杆(32)绕着立柱(27)旋转，所述的竖直杆(32)具有上下贯通的杆腔，竖直杆(32)侧面开有通槽(33)，所述的测试试样(1)的中间段(14)能从通槽(33)插入杆腔中，垂直悬挂装置(29)包括螺纹杆(34)、固定框(35)、横梁(36)以及悬挂框(37)，所述的固定框(35)套在立柱(27)上，能沿着立柱(27)的上下移动，所述的螺纹杆(34)旋在固定框(35)上，当螺纹杆(34)旋紧固定框(35)时，所述的固定框(35)与立柱(27)固定连接，横梁(36)的一端与固定框(35)固定连接，横梁(36)的另一端与悬挂框(37)固定连接，所述的悬挂框(37)上设有与漏斗头(16)形状相适应的上下贯通的悬挂槽，所述的悬挂框(37)侧面开有通孔(38)，所述的通孔(38)与悬挂槽连通，所述的上漏斗形试样夹具(8)能从通孔(38)横插入悬挂框(37)中悬挂，所述的悬挂框(37)上端设置有锁定结构，所述的锁定结构与夹块(4)下表面的定位结构相适配，锁定结构能与定位结构相互锁合，使悬挂框(37)与夹块(4)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种陶瓷基小复合材料高温氧化炉内夹持装置，其特征是：所述的漏斗形试样夹具(2)通过耐高温无机胶(10)与测试试样(1)粘结在一起，耐高温无机胶(10)在1700℃下剪切强度大于0.5Mpa。

3.根据权利要求1所述的一种陶瓷基小复合材料高温氧化炉内夹持装置，其特征是：所述的夹块(4)的两块半夹体相对的一面设置有能相互锁合的锁定凸起(20)与锁定槽(21)，所述的半夹体通过锁定凸起(20)与锁定槽(21)相互锁定组合成夹块(4)。

4.根据权利要求3所述的一种陶瓷基小复合材料高温氧化炉内夹持装置，其特征是：所述的定位结构包括一个长方体状定位槽(22)和一个扇状定位槽(23)，所述的长方体状定位槽(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋迎东，陈西辉，彭秋洪，孙志刚，牛序铭，丁俊杰，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32

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