【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工程材料性能测试，更具体涉及基于gm-jt的2k深低温力学测试系统。
技术介绍
1、目前，随着低温工程技术的不断提升，对于探索材料在深低温度下的性能及内部微尺度结构的变化带来曙光。尤其是在我国氢能源、核能、超导、气体工业以及一些大科学工程的迅速发展下，对于低温的需求越来越迫切。在工业和科研领域对于低温的需求更是庞大，这也要求对于材料的性能数据要求更加全面。测试材料在低温的性能与高温下有本质的差异，而目前拉伸装置的最低温度依然普遍受制于液氦温度或者制冷机冷头温度，因此，采用新型的可行的深低温拉伸装置迫在眉睫。
2、目前国内的材料力学测试装置大多采用液氮(77k)或者液氦(4.2k)作为冷源，主要是将待测样品包含拉伸组件一起浸泡在介质中，此方式将产生大量的气体浪费以及高额的实验费用。即使在后端进行氦气的回收纯化、液化依然产生高额的装置购买费用。因此以低温液体直接浸泡的方式被逐渐取代，采用脉管制冷机直冷的方式进行对应温度的降温控温。
3、随着干式直冷方式的低温拉伸装置不断发展，其最低温度也越来越低，目前基本可以达到6k左右的温度，这主要受制于gm冷头的性能，一般而言gm制冷机的二级冷头最低温3k以上，因此经过一系列导冷件耦合和内部漏热后，样品的最低温基本在6k左右。即使采用gm冷却氦气也勉强达到4.2k的温度，仍然无法突破4.2k以下的温度。为此需要设计新的系统来探求更低的拉伸温度。而目前基于gm-jt的技术可以达到最低温度1.5k和稳定的2k@300mw冷量的输出，此方式主要是通过gm预冷和毛细
4、专利公告号为cn 116148086 a的专利文献公开了一种材料力学性能测试装置，包括真空腔体、冷屏、动力源组件、连接头、制冷机、连接颈管和温度开关，所述真空箱体内设置有冷屏，所述动力源组件的样品连接端伸入冷屏并连接两个连接头，所述连接颈管一端连接所述制冷机的一级冷头，另一端贯穿真空腔体连接所述冷屏，所述制冷机的二级冷头通过温度开关连接所述连接头；所述温度开关包括上连接法兰、冷凝翅片、下连接法兰、波纹管、软连接件和氦气注入管。该方案的优点在于，实现了在不拆除制冷机的情况下进行4.2k以上温区的力学性能测试，但其仍无法用于2k的深低温的力学性能测试。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于，如何实现样品在2k深低温的力学性能测试。
2、本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：基于gm-jt的2k深低温力学测试系统，包括真空腔、氦气循环系统以及设于真空腔内的低温拉伸系统和两个冷源，其中一个所述冷源为gm-jt制冷机，且用于为氦气循环管路提供冷量，所述低温拉伸系统包括一个包设于被测样品外侧的密闭低温腔以及拉伸组件，所述低温拉伸系统能够通过拉伸组件拉伸被测样品，另一所述冷源用于为拉伸组件提供冷量，所述氦气循环系统设有氦气循环管路，所述氦气循环管路用于为密闭低温腔提供冷量，所述氦气循环管路上设有毛细管，所述毛细管位于低温拉该密闭腔上游。
3、作为优选的技术方案，所述被测样品为样品杆，所述样品杆外侧固定连接有焊接波纹管，并与样品杆围合形成所述密闭低温腔，所述密闭低温腔的输入端与输出端均与氦气循环管路相连。
4、作为优选的技术方案，所述密闭低温腔上开设有输入孔和输入孔，所述输入孔与输入孔开设与焊接波纹管两端，并呈对置设置，所述毛细管的输出端与输入孔相连。
5、作为优选的技术方案，所述拉伸组件包括两个样品夹头、左侧拉杆、右侧拉杆，两个所述样品夹头分设于被测样品两端，一个所述样品夹头与左侧拉杆固定连接，另一所述样品夹头与右侧拉杆固定连接，所述样品夹头与被测样品为可拆卸固定，所述样品夹头通过二级导冷带与另一所述冷源相连。
6、作为优选的技术方案，所述真空腔内设有冷屏，两个所述冷源的一级冷头均与冷屏相连，两个所述样品夹头分别均通过一级热隔断与以及冷屏相连。
7、作为优选的技术方案，所述氦气循环管路上设有一级换热器、二级换热器，所述一级换热器设于gm-jt制冷机二级冷头顶部的气缸外侧并与其换热，所述二级换热器设于gm-jt制冷机的二级冷头外侧并与其换热，并致使输入密闭低温腔的工质液化并浸没待测样品。
8、作为优选的技术方案，所述氦气循环管路上还依次设有干式循环泵、泵后压力表、节流后压力表、缓冲罐、流量计，所述干式循环泵、泵后压力表、节流后压力表、缓冲罐、流量计均位于真空腔外侧。
9、作为优选的技术方案，所述真空腔上连接有抽空阀门和安全阀门。
10、作为优选的技术方案，另一所述冷源还与两个样品夹头相连。
11、作为优选的技术方案，所述样品杆的两端成型有连接段，所述连接段包括圆柱段和圆台段，所述样品杆两端均通过圆台段与一个圆柱段固定，所述样品杆、圆柱段、圆台段为一体成型结构，所述样品杆两端的圆柱段均与拉伸组件的两个拉伸端固定。
12、本专利技术的优点在于：
13、(1)本专利技术中，采用两台制冷机作为冷源，氦气作为传热工质，对管路进行负压操作，结合毛细管节流降温的方式，并将氦气循环系统与低温拉伸系统耦合，从而能够保证样品稳定在2k的深低温，同时采用循环管路可节省氦气成本，比现有技术中依靠氦气液化冷却样品杆的的装置温度调节范围更大，体积更小。
14、(2)本专利技术中，通过密闭低温腔的设置，能够使得被测样品完全浸没，同时通过焊接波纹管的设置，能够满足拉伸需求，同时还可以适用于不同的工程材料测试，只需要采用铟丝的样品杆和波纹管的耦合方式即可实现。
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1.基于GM-JT的2K深低温力学测试系统，其特征在于，包括真空腔、氦气循环系统以及设于真空腔内的低温拉伸系统和两个冷源，其中一个所述冷源为GM-JT制冷机，且用于为氦气循环管路提供冷量，所述低温拉伸系统包括一个包设于被测样品外侧的密闭低温腔以及拉伸组件，所述低温拉伸系统能够通过拉伸组件拉伸被测样品，另一所述冷源用于为拉伸组件提供冷量，所述氦气循环系统设有氦气循环管路，所述氦气循环管路用于为密闭低温腔提供冷量，所述氦气循环管路上设有毛细管，所述毛细管位于低温拉该密闭腔上游。
2.根据权利要求1所述的基于GM-JT的2K深低温力学测试系统，其特征在于，所述被测样品为样品杆，所述样品杆外侧固定连接有焊接波纹管，并与样品杆围合形成所述密闭低温腔，所述密闭低温腔的输入端与输出端均与氦气循环管路相连。
3.根据权利要求2所述的基于GM-JT的2K深低温力学测试系统，其特征在于，所述密闭低温腔上开设有输入孔和输入孔，所述输入孔与输入孔开设与焊接波纹管两端，并呈对置设置，所述毛细管的输出端与输入孔相连。
4.根据权利要求1所述的基于GM-JT的2K深低温力学
5.根据权利要求4所述的基于GM-JT的2K深低温力学测试系统，其特征在于，所述真空腔内设有冷屏，两个所述冷源的一级冷头均与冷屏相连，两个所述样品夹头分别均通过一级热隔断与以及冷屏相连。
6.根据权利要求1所述的基于GM-JT的2K深低温力学测试系统，其特征在于，所述氦气循环管路上设有一级换热器、二级换热器，所述一级换热器设于GM-JT制冷机二级冷头顶部的气缸外侧并与其换热，所述二级换热器设于GM-JT制冷机的二级冷头外侧并与其换热，并致使输入密闭低温腔的工质液化并浸没待测样品。
7.根据权利要求6所述的基于GM-JT的2K深低温力学测试系统，其特征在于，所述氦气循环管路上还依次设有干式循环泵、泵后压力表、节流后压力表、缓冲罐、流量计，所述干式循环泵、泵后压力表、节流后压力表、缓冲罐、流量计均位于真空腔外侧。
8.根据权利要求1所述的基于GM-JT的2K深低温力学测试系统，其特征在于，所述真空腔上连接有抽空阀门和安全阀门。
9.根据权利要求4所述的基于GM-JT的2K深低温力学测试系统，其特征在于，另一所述冷源还与两个样品夹头相连。
10.根据权利要求2所述的基于GM-JT的2K深低温力学测试系统，其特征在于，所述样品杆的两端成型有连接段，所述连接段包括圆柱段和圆台段，所述样品杆两端均通过圆台段与一个圆柱段固定，所述样品杆、圆柱段、圆台段为一体成型结构，所述样品杆两端的圆柱段均与拉伸组件的两个拉伸端固定。
...【技术特征摘要】
1.基于gm-jt的2k深低温力学测试系统，其特征在于，包括真空腔、氦气循环系统以及设于真空腔内的低温拉伸系统和两个冷源，其中一个所述冷源为gm-jt制冷机，且用于为氦气循环管路提供冷量，所述低温拉伸系统包括一个包设于被测样品外侧的密闭低温腔以及拉伸组件，所述低温拉伸系统能够通过拉伸组件拉伸被测样品，另一所述冷源用于为拉伸组件提供冷量，所述氦气循环系统设有氦气循环管路，所述氦气循环管路用于为密闭低温腔提供冷量，所述氦气循环管路上设有毛细管，所述毛细管位于低温拉该密闭腔上游。
2.根据权利要求1所述的基于gm-jt的2k深低温力学测试系统，其特征在于，所述被测样品为样品杆，所述样品杆外侧固定连接有焊接波纹管，并与样品杆围合形成所述密闭低温腔，所述密闭低温腔的输入端与输出端均与氦气循环管路相连。
3.根据权利要求2所述的基于gm-jt的2k深低温力学测试系统，其特征在于，所述密闭低温腔上开设有输入孔和输入孔，所述输入孔与输入孔开设与焊接波纹管两端，并呈对置设置，所述毛细管的输出端与输入孔相连。
4.根据权利要求1所述的基于gm-jt的2k深低温力学测试系统，其特征在于，所述拉伸组件包括两个样品夹头、左侧拉杆、右侧拉杆，两个所述样品夹头分设于被测样品两端，一个所述样品夹头与左侧拉杆固定连接，另一所述样品夹头与右侧拉杆固定连接，所述样品夹头与被测样品为可拆卸固定，所述样品夹头通过二级导冷带与另一所述冷源相连。
5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，孙启迪，周家屹，汪冬冬，黄阿娟，丁怀况，
申请(专利权)人：安徽万瑞冷电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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