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      首頁 > 解決方案> 高溫試驗系統選擇要點

      超高溫結構陶瓷力學試驗設備選擇方法

      2017-06-01 15:40:35


        隨著我國航空、航天技術的飛速發展,發動機、渦輪葉片材料向著更為耐高溫、更輕質化、更高強度的方向發展,其中C-SiC復合結構材料因其優異的性能,成為國內眾多高校、科研院所的研究對象,而高溫力學試驗設備是科研過程中不可或缺的技術條件之一。

      在試驗設備選擇時,應綜合分析如下影響因素,以便進行設計方案更為合理、完善,從而降低制造成本。

        【參照2700℃高溫真空力學試驗系統】

      1、 溫度范圍:

      在進行設備選擇時,首先應明確實際的使用溫度,其工作溫度多為600~2000℃,其極限溫度按照2200℃設計即可,如按照2500℃極限溫度選擇,需增大爐腔尺寸、更改局部結構,更換可耐更高溫度的元件、試驗機的空間也要響應加大,從而提高了采購成本。

      2、 設備功能

      高溫環境下的拉伸、壓縮、彎曲、剪切試驗都可在該套設備上完成,因該類試驗無國家標準可遵循,試樣規格應在滿足要求的前提下盡量縮小物理尺寸,以便于降低制造成本。

      3、 加熱方式

      該溫度范圍的高溫真空系統,有兩種材質的加熱體可供選擇:1)石墨2)W合金,當試驗對象為C基復合材料或C-SiC復合材料時,高溫腔體中存在游離的C可與W合金發生化學反應形成碳化鎢,使發熱體產生龜裂,裂紋擴展至發熱體深部而發生脆斷,因此只能選擇高強石墨作為發熱體。

      4、 真空機組

      真空機組可選擇的有分子泵、擴散泵、機械泵。因爐腔內發熱體為石墨、保溫材料為碳氈,均為高揮發性材料。而分子泵抗污染能力差,只能選擇擴散泵+機械泵組合,也可再配置羅茨泵加大抽速,加快工作節拍。

      5、 環境真空度

      因爐腔內高揮發性材料體積較大,并且在試驗過程中持續揮發,因此工作真空度為10-2Pa量級。

      6、 測溫方式

      鎢錸熱電偶的理論測量范圍可達到2300℃,在實際應用過程中,超過1830℃后離散型比較大,且鎢錸熱電偶高溫脆性使其損耗大,因此選用雙色比色計+熱電偶組合測溫的方式。

      7、 高溫夾具

      夾具材質可選用C-C復合材料和W合金材料制造。C-C復合材料具有獲得容易、加工性能良好、高溫強度較高的特點,特別適合于制造壓縮、彎曲夾具。W合金夾具具有高溫強度高的優點,但是精密加工難,高溫與游離C化學反應的缺點,但仍可作為長時間使用的夾具材料。

      8、 變形測量

      在高溫環境下進行力學性能試驗,其變形測量相對于室溫環境,情況要復雜的多:不能用肉眼直接觀察、試驗過程中不可進行調整、升溫過程測量裝置及試樣熱膨脹、測量裝置的材質選擇、變形傳感器的耐高溫性能等,各種因素均可能影響測量結果。

      在該套高溫真空試驗系統中,可選擇C-C復合材料制造,多采用雙邊平均值法;傳感器選用電感式,元件具有較為優良的耐高溫性能及良好的熱穩定性,是高溫試驗的首選。


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