[发明专利]高温维氏硬度计

说明书

技术领域

本发明创造属于材料的硬度测量领域，能够在高温条件下(100-1600℃)测量金属及陶瓷等各类材料在该温度下的维氏硬度值。

背景技术

目前，所有测量金属及非金属的硬度计都是在常温下进行试验的，无法测量高温条件下的硬度。但是在实际应用中，特别是航空航天及高速飞行装置等其他条件苛刻的情况下，我们需要知道材料在高温条件下的硬度。很多材料在高温条件下，其硬度及其他性能发生很大的变化，其常温硬度不能代表高温硬度。检测材料的高温硬度才能准确的了解该材料是否适合在高温条件下使用，才能有力保障材料使用的安全性及可靠性。

发明内容

为了解决现有硬度计不能测量高温硬度的问题，本发明提供一种新的仪器——高温维氏硬度计。让材料在真空及有气体保护的高温条件下(最高温度达1600℃左右)，准确的检测出材料的硬度。

高温维氏硬度计采用维氏硬度原理，试样加热采用测量硬度特制的真空高温炉，可以使试样温度迅速达到需要的值，从而测量该温度下的硬度值。高温炉体积小，可以和高精度的硬度计相互融合，便于控制，便于加热样品，节能环保。

高温炉配有专业真空泵和氩气(惰性保护气体)。为避免因温度过高造成试样及测头氧化，从而改变试样原来硬度，影响测量精度，我们把炉内抽成高真空，然后充入氩气进行气氛保护。这样我们的温度可以控制在1600℃左右。测头用专测高温的测头，用耐高温的延长杆伸入炉体内部。延长杆和炉体又有特殊的连接装置，既保证高温炉的气密性，又能精确的传导试验力。

高温硬度在诸多材料性能测试中无疑具有非常独特和唯一的地位，其特殊测试在于能够同时直接涉及到国际常用参数系统(如力学、面积、时间、电能、温度等)。换句话说，其原理包容了诸多ISO标准单位，在一个必要的条件下，需要足够的条件去建立一个硬度关系。关于高温硬度，最基础的条件是我们需要建立一个工业应用水准的相关开放的扩散系统，特别之处在于需要硬度标尺及试样及标准块反复检测硬度计的精准度。

因为硬度测试是一个破坏性的试验，单一的测试方法无法得到同一试样在不同条件的精准硬度值，所以需要用不同方式去测量不同条件下的材料硬度，这就是我们高温硬度的存在动力。除了ISO标准，该仪器还涉及到诸多标准，并且在不同国家标准及行业标准中有不同规定，需要客户在订购时特别指明。

该仪器可以测定从常温到高温的维氏硬度，最适合用来验明耐热金属材料、陶瓷制品等新材料的高温硬度。

高温炉：高温炉是与轴部连接和可观察试料的旋转装置，是带有试样加热装置及试样加热部分的移动装置的密封性加热室。

加热环境：首先使高温炉内加热到所需温度，然后测定硬度。

试验方法：高温炉的轴部是在保持炉内密封的同时使炉子自由升降，可以从炉外向炉内试样施加试验力。而且，从炉外施加的试验力和试验力的控制取决于维氏硬度计。

试验力加卸载与试样压痕测试的转换：将安装于高温炉上部旋转板上的压头对准试样位置，进行加载或卸载，然后将观察窗旋转至试料位置，由CCD进行压痕对角线的测定及读取维氏硬度值。

取下高温炉后可作为维氏硬度试验机的替代型使用。

功能特点：

该仪器采用杠杆砝码型加载力学系统可以满足硬度的静态力学测试原理，砝码托架由精密电机驱动，实现加卸载自动控制，德国蔡司精密折射光路系统可获得高清晰光路界面。大屏幕LCD触摸屏使得所有操作简单明了，数字式目镜可自动测量压痕的长度，视场分辨率达0.01微米，自动物台及相关软件可以实现连续测量，逻辑菜单可直接显示硬度梯度。

为消除操作原因引起的误差，该仪器配备专门的自动测量系统，并且在力值及温度控制系统上相互相互结合。

系统组成

1、压痕制造系统(主机)：

这是一个硬度计完整系统中的核心部分，主要涉及力学性能测试，无论加载时间及保载时间都需要精确控制。

该仪器采用杠杆砝码原理，并用C字形结构增强仪器刚性，并用有限的技术参数综合分析技术去配合温度及测试力之间的影响。

该仪器采用力值适时补进机构，首先杠杆与砝码在加载卸载之间无猛烈冲击，同时具有过载保护功能。力值之间转化可以实现自动转换，非常便利，并且加载速度可调。

2、测量单元

该单元是用于控制及操作仪器实现测量过程，设定参数、获取温度参数、启动测试、获取压痕图像及测算硬度值等，该系统包括；