【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料检测，尤其涉及一种快速升降温的热机械疲劳试验装置。
技术介绍
1、航空发动机涡轮部件通常在服役过程中要承受高温作用，尤其是涡轮转子叶片不但要承受高温作用，还要承受因自身高速旋转带来的离心载荷作用。传统的镍基高温合金难以满足更高温的技术需求，迫切需要研制以陶瓷基复合材料为代表的具有耐超高温和更优综合力学性能的先进高温/超高温结构材料。因此针对陶瓷基复合材料开展机械载荷循环和温度载荷循环共同作用条件下的热机械疲劳性能试验，是涡轮叶片的结构设计和强度评定的基础。
2、现有的热机械疲劳试验设备由疲劳试验机结合加热、冷却装置来实现，机械载荷循环通常采用液压伺服试验机系统进行加载，而加热装置普遍采用电磁感应效应实现对试样的加热，将电磁感应线圈的几何形状、圈数等与待测试样相协调，可以得到较为理想的温度场。冷却主要依靠三个或多个喷口吹气冷却，冷却速度较低且冷却效果较差。此外，采用电磁感应效应实现加热的基本前提是待测试样必须为导磁材料，然后才能将电能转化为热能，从而实现待测试样的感应加热。因此，电磁感应加热方法对于非磁性的陶瓷基复合材料和其他非金属材料无法适用。另外，电磁感应线圈产生的温度场均匀性和波动性与传统高温炉辐射加热相应技术指标相比仍有不小的差距。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种快速升降温的热机械疲劳试验装置，用以解决现有的非磁性高温结构材料热机械疲劳实验装置冷却和升温问题。
2、本专利技术的目的主要是通过以下技术方案
3、本专利技术提供一种快速升降温的热机械疲劳试验装置，包括夹持单元、加热单元、降温单元；夹持单元用于夹持测试件的两端，加热单元对测试件进行加热升温，降温单元对测试件进行冷却降温。
4、优选的，夹持单元包括两个夹具接头和两个定心夹块。
5、优选的，夹具接头包括过渡接头、中心接口、定位台阶孔，过渡接头位于夹具接头的一端用于连接测试机，中心接口位于夹具接头的另一端与定心夹块连接。
6、优选的，中心接口为带螺纹的盲孔结构。
7、优选的，定位台阶孔开设于中心接口的盲孔结构的底部中心。
8、优选的，定心夹块包括定心孔、定位部；定心孔为位于定心夹块中心的轴向通孔。
9、优选的，定位部位于定心夹块一端的外壁上，用于装配时定位。
10、优选的，加热单元为高温炉，加热单元由外向内设置有不锈钢层、石棉保温层、耐火材料层和炉膛。
11、优选的，加热单元为对开式高温炉。
12、优选的，夹具接头上开设有热电偶引线通道。
13、优选的，降温单元包括第一降温单元和第二降温单元，第一降温单元和第二降温单元分别对具有通腔的薄壁结构测试件的内壁和外壁进行冷却降温。
14、优选的，第一降温单元包括分别位于两个夹具接头上的内进气通道和内排气通道，内进气通道和内排气通道分别位于两个与测试件通腔的两端相连通。
15、优选的，第二降温单元包括外进气通道、导气孔、外排气通道，外进气通道和外排气通道分别位于两个夹具接头上，导气孔为位于定心夹块上的多个轴向通孔。
16、优选的，第一降温单元和第二降温单元可分别独立工作。
17、优选的，快速升降温的热机械疲劳试验装置还包括移动隔热单元，移动隔热单元包括移动隔热套、驱动电机、环形腔、齿条导向槽和环形止动槽。
18、优选的，移动隔热套包括隔热套筒和传动齿条，隔热套筒能够在驱动电机的驱动下在环形腔、加热单元、环形止动槽形成的空腔内上下运动。
19、与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
20、1.本专利技术的装置采用辐射加热的高温炉，可解决电磁感应加热方式的热机械疲劳试验装置的缺陷，能够开展对非磁性高温结构材料的热机械疲劳试验。
21、2.本专利技术的装置针对具有通腔的薄壁结构测试件，设置第一降温单元和第二降温单元分别对测试件的内壁和外壁进行冷却降温，与现有采用实心测试件和单向外壁冷却装置相比，有效地提高了测试件在实验中的降温速度。
22、3.本专利技术的装置设置的移动隔热单元，通过移动隔热套在降温时插入高温炉，隔绝高温炉加热源对测试件的热辐射；在升温时撤出高温炉，使测试件的测试段急速暴露在高温炉产生的恒定高温环境中，测试段可快速升温到试验指定温度。
23、4.本专利技术通过具有双向冷却、移动隔热和高温炉辐射加热相结合的热机械疲劳试验装置，可有效实现试验中测试件的快速升降温，既保留了高温炉加热温度均匀性好的特点，又突破了高温炉降温速度慢的关键技术难题，与机械加载系统协同工作，可使测试件的热疲劳试验频率更加接近涡轮转子叶片较高频的疲劳循环。
24、本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的内容中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过文字以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
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1.一种快速升降温的热机械疲劳试验装置，其特征在于，包括夹持单元(1)、加热单元(2)和降温单元(3)；所述夹持单元(1)用于夹持测试件的两端，所述加热单元(2)对测试件进行加热升温，所述降温单元(3)对测试件进行冷却降温。
2.根据权利要求1所述的快速升降温的热机械疲劳试验装置，其特征在于，所述夹持单元(1)包括两个夹具接头(11)和两个定心夹块(12)。
3.根据权利要求2所述的快速升降温的热机械疲劳试验装置，其特征在于，所述夹具接头(11)包括过渡接头(111)、中心接口(112)和定位台阶孔(113)，所述过渡接头(111)位于所述夹具接头(11)的一端用于连接测试机，所述中心接口(112)位于所述夹具接头(11)的一端与所述定心夹块(12)连接。
4.根据权利要求3所述的快速升降温的热机械疲劳试验装置，其特征在于，所述中心接口(112)为带螺纹的盲孔结构。
5.根据权利要求4所述的快速升降温的热机械疲劳试验装置，其特征在于，所述定位台阶孔(113)开设于所述中心接口(112)的盲孔结构的底部中心。
6.根据权利
7.根据权利要求6所述的快速升降温的热机械疲劳试验装置，其特征在于，所述定位部(122)位于所述定心夹块(12)的一端的外壁上，用于装配时定位。
8.根据权利要求1所述的快速升降温的热机械疲劳试验装置，其特征在于，所述加热单元(2)为高温炉，所述加热单元(2)由外向内设置有不锈钢层(21)、石棉保温层(22)、耐火材料层(23)和炉膛(24)。
9.根据权利要求8所述的快速升降温的热机械疲劳试验装置，其特征在于，所述加热单元(2)为对开式高温炉。
10.根据权利要求3所述的快速升降温的热机械疲劳试验装置，其特征在于，所述夹具接头(11)上开设有热电偶引线通道(114)。
...【技术特征摘要】
1.一种快速升降温的热机械疲劳试验装置，其特征在于，包括夹持单元(1)、加热单元(2)和降温单元(3)；所述夹持单元(1)用于夹持测试件的两端，所述加热单元(2)对测试件进行加热升温，所述降温单元(3)对测试件进行冷却降温。
2.根据权利要求1所述的快速升降温的热机械疲劳试验装置，其特征在于，所述夹持单元(1)包括两个夹具接头(11)和两个定心夹块(12)。
3.根据权利要求2所述的快速升降温的热机械疲劳试验装置，其特征在于，所述夹具接头(11)包括过渡接头(111)、中心接口(112)和定位台阶孔(113)，所述过渡接头(111)位于所述夹具接头(11)的一端用于连接测试机，所述中心接口(112)位于所述夹具接头(11)的一端与所述定心夹块(12)连接。
4.根据权利要求3所述的快速升降温的热机械疲劳试验装置，其特征在于，所述中心接口(112)为带螺纹的盲孔结构。
5.根据权利要求4所述的快速升降温的热机械疲劳试验装置，其特征在于，所述定...
【专利技术属性】
技术研发人员：洪建锋，董成利，沙爱学，李兴无，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：
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