[发明专利]一种测定非金属材料高温耐压强度的加热装置

说明书

技术领域：

本发明属于测定非金属材料性能的加热装置。具体涉及一种测定非金属材料高温耐压强度的加热装置。

背景技术：

非金属材料的高温耐压强度是材料的一项力学指标。测定非金属材料高温下的耐压强度值，需要将材料加热到测定温度，不同的加热装置所采用的加热体不同：一是传统的加热体，即加热材料是用电炉丝作为发热体，其升温速率慢，测定温度低；二是用贵金属做发热体，如铂金丝、铂铑带，虽可提高测试温度，但价格昂贵、升温速率依然很慢，且贵金属发热体极易损坏，需经常维护；三是用碳化硅棒或硅钼棒做发热体，由于发热体结构及尺寸的原因，加热设备需做的很大，在与压力机配合使用时要求压力机要有较大的空间来安放试样的加热设备，因而对压力机提出了较高的要求。

另外，为了对试样进行加压，压在试样两端的加压棒必须伸出加热设备，由加压棒把压力机的压力传递给试样，要测定高温下的耐压强度，压在试样两端的加压棒温度也很高，导致加压棒与加热炉之间无法密封，再加上上述设备的发热体只能在空气气氛下工作，从而使得设备无法在真空或保护性气体气氛下工作。

因此，上述发热体制成的高温耐压强度测定的加热装置限制了使用范围，使许多在高温下易氧化的材料和需要在真空或保护性气体气氛下工作的材料的高温耐压强度无法测定。

发明内容：

本发明旨在解决上述问题，目的是提供一种结构简单、体积小、升温速度快、使用温度高、维护工作量少、能在空气气氛或真空或保护性气体气氛条件下测定非金属材料高温耐压强度的加热装置。

为实现上述任务，本发明采用的技术方案是：在水冷金属密封箱的底部中心固定有金属水冷底座，在金属水冷底座上设置有一根支撑棒，待测高温耐压强度的非金属材料试样(以下简称待测试样)放置在支撑棒的上端。待测试样的外部同心设置有石墨环，在石墨环外同心套有感应线圈，石墨环与感应线圈等高，感应线圈通过绝缘垫圈与感应炉连接。在待测试样上放有上压棒，上压棒上设置有一个水冷压头，水冷压头的上端伸出水冷金属密封箱，水冷压头和水冷金属密封箱之间采用密封圈密封。水冷金属密封箱放在压力机的底座上，压力机的上压头压在水冷压头上。

在水冷金属密封箱的一侧设置有石英玻璃窗，石英玻璃窗的外部设有红外测温仪，红外测温仪的接收端与石英玻璃窗的中心、石墨环的圆孔中心、待测试样的中部在一条直线上，红外测温仪的输出端与计算机连接，计算机内的控温程序与感应炉的控制端连接，感应炉的输出端与感应线圈连接。抽真空装置、气源分别与水冷金属密封箱的加热室相通。

在上述技术方案中：支撑棒、上压棒的材质为刚玉质、SiC质、氧化锆质、高强石墨质、高温耐热合金中的一种；抽真空装置或使用或不使用，使用时抽真空至水冷金属密封箱的剩余压力小于2500Pa；气源为N₂、Ar、CO₂气体中的一种或一种以上；石墨环的壁厚为2～20mm、高度为待测试样高度的1.2～2.0倍，在石墨环的环体一侧开有一直径为10～15mm的圆孔；石墨环与感应线圈的间隙为2～10mm。

待测试样若为圆柱体时，该圆柱体与石墨环内壁的间隙为1～5mm；待测试样若为立方体时，该立方体的四角与石墨环内壁的间隙为1～5mm。

感应炉或为中频感应炉、或为超音频感应炉，功率为1～100KW，工作电压为380V，升温速率为1～150℃/min，加热温度为室温～2000℃。中频感应炉的工作频率为200～2500HZ；超音频感应炉的工作频率为10～45KHZ。

由于采用上述方案，本发明采用感应炉加热方式代替电炉丝、贵金属、碳化硅或硅钼棒对试样进行加热，从而使该装置体积小、结构简单、维护工作量少，同时还实现了不同试样材料不同速率的快速升温，最高温度可达到2000℃，使用温度高。本发明还配备了抽真空和气体保护装置，能在空气气氛或真空或保护性气体气氛条件下测定材料高温耐压强度，扩大了该装置所能测定材料的范围。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的局部放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。