高温真空试 验机

 随着我国航空、航天技术的飞速发展，发动机、涡轮叶片材料向着更为耐高温、更轻质化、更高强度的方向发展，其中c-sic复合结构材料因其优异的性能，成为国内众多高校、科研院所的研究对象，而高温力学试验设备是科研过程中不可或缺的技术条件之一。

在试验设备选择时，应综合分析如下影响因素，以便进行设计方案更为合理、完善，从而降低制造成本。

1、 温度范围：

在进行设备选择时，首先应明确实际的使用温度，其工作温度多为600～2000℃，其极限温度按照2200℃设计即可，如按照2500℃极限温度选择，需增大炉腔尺寸、更改局部结构，更换可耐更高温度的元件、试验机的空间也要响应加大，从而提高了采购成本。

2、 设备功能

高温环境下的拉伸、压缩、弯曲、剪切试验都可在该套设备上完成，因该类试验无国家标准可遵循，试样规格应在满足要求的前提下尽量缩小物理尺寸，以便于降低制造成本。

3、 加热方式

该温度范围的高温真空系统，有两种材质的加热体可供选择：1）石墨2）w合金，当试验对象为c基复合材料或c-sic复合材料时，高温腔体中存在游离的c可与w合金发生化学反应形成碳化钨，使发热体产生龟裂，裂纹扩展至发热体深部而发生脆断，因此只能选择高强石墨作为发热体。

4、 真空机组

真空机组可选择的有分子泵、扩散泵、机械泵。因炉腔内发热体为石墨、保温材料为碳毡，均为高挥发性材料。而分子泵抗污染能力差，只能选择扩散泵+机械泵组合，也可再配置罗茨泵加大抽速，加快工作节拍。

5、 环境真空度

因炉腔内高挥发性材料体积较大，并且在试验过程中持续挥发，因此工作真空度为10-2pa量级。德国分子泵可达高真空度5×10-3pa，可加惰性气体保护均热带

6、 测温方式

钨铼热电偶的理论测量范围可达到2300℃，在实际应用过程中，超过1830℃后离散型比较大，且钨铼热电偶高温脆性使其损耗大，因此选用双色比色计+热电偶组合测温的方式。

7、 高温夹具

夹具材质可选用c-c复合材料和w合金材料制造。c-c复合材料具有获得容易、加工性能良好、高温强度较高的特点，特别适合于制造压缩、弯曲夹具。w合金夹具具有高温强度高的优点，但是精密加工难，高温与游离c化学反应的缺点，但仍可作为长时间使用的夹具材料。

8、 变形测量

在高温环境下进行力学性能试验，其变形测量相对于室温环境，情况要复杂的多：不能用肉眼直接观察、试验过程中不可进行调整、升温过程测量装置及试样热膨胀、测量装置的材质选择、变形传感器的耐高温性能等，各种因素均可能影响测量结果。

在该套高温真空试验系统中，可选择c-c复合材料制造，多采用双边平均值法；传感器选用电感式，元件具有较为优良的耐高温性能及良好的热稳定性，是高温试验的。

该系统由：真空室、高温炉加热系统、测温元件及自动切换系统、温度-真空度测量控制系统、温度-真空度测量控制系统、高温试验夹具、变形测量系统、真空机组、恒温水冷机组，电气控制系统、试验机及常温附件等构成。

主要性能特点

1、真空室: 采用前开门、双层水冷结构。由耐高温非磁性不锈钢制成，表面经钝化处理。

2、真空室分为上、下两腔，上腔为高温试验腔、下腔为低温变形测量腔，分别配有观测孔。变形测量腔内安装一只热电偶，用于检测腔内温度。

3、真空机组构成：机械泵+罗茨泵+扩散泵。

4、电炉发热元件为两组弧形高纯石墨电极，可获得长的均热区，并使试样受热均匀。

5、光电比色计位于真空室侧后方，与真空室相对位置固定，可防止人为碰撞发生移动。

6、测控温：采用热电偶及光电比色计两套系统复合测控，并配有自动切换系统，采用气动推送，进出平稳，定位准确。采用特殊密封结构，热电偶进出高温区不影响真空度。

7、中央控制系统采用嵌入式一体化触摸屏hmi，可动态显示系统工作状态、试验参数及曲线，将所有组成部分全部纳入该系统管理。

8、温度控制测量系统预留pc通讯接口，可选配计算机软件，具有数据采集、文档存储、参数设定、检索分析等功能，并可设定程序自动化操做。

9、按需定制材料试验机；定制拉伸、压缩、弯曲、剪切等试验夹具及变形测量系统。

10、安全装置：具有断水、断电且断水、压力异常、超温保护、欠气压保护、过载保护、过流保护、相序保护、熔断器、超温报警等功能。

11、高温真空试验系统可根据要要配置于电子试验机、蠕变持久试验机或动态疲劳试验机上。

技术性能及规格

1、真空系统

工作真空度：冷态≤5×10-3pa、高温环境（稳态）≤5×10-2 pa

真空室压升率:≤0.5pa/h

2、高温加热系统

工作温度：800～2500℃      极限温度：2700℃  

均热带长度： 50mm        

温度波动度：≤±3℃          

温度 梯 度： t≤2000℃  ≤1%t； 2000℃＜t ≤1.5%t

加热系统供电电源功率： 70kw

3、温度测量控制系统

测控温方式：进口光电比色计+b型热电偶复合测控温

b型热电偶精度：工业2级

光电比色计测量精度：系统精度±0.75％

光电比色计测量范围： 1000~3000℃

2.4拉杆、夹具材料： c-c复合材料、纯w

2.5电子试验主机

大试验力：50kn(可增配一只小量程负荷传感器如1KN/2KN/5KN/10KN等）

试验力示值相对误差：≤±0.5%

试验空间：加高加宽型

有效跨度：≥1050mm    横梁移动行程：≥1600mm

试验速度调节范围： 0.005～500mm/min（无级调速）

试验速度示值相对误差：±0.5%

位移（移动横梁）分辨力： 0.001mm

位移示值相对误差：±0.5%