[发明专利]小尺寸非金属材料连续控温静态压缩力学测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及非金属材料的静态压缩力学性能测试系统，特别涉及室温-77K任意温度点的小尺寸非金属材料连续控温静态压缩力学测试系统。

背景技术

目前，大尺寸非金属材料力学性能的高温和低温的测试系统比较完备，小尺寸（小于1mm）非金属材料的压缩力学测试系统多存在于室温的测试环境。鉴于一些特殊非金属材料的数量较少、价格昂贵、不容易采取普通的静态力学性能测试方法，如何获得这些非金属材料的静态力学性能，特别是在低温条件下的静态力学性能是一个急需解决的问题。国内目前还没有报道小尺寸非金属材料的低温压缩力学性能的测试系统。因次，研制适合小尺寸非金属材料的从室温-77K能实现连续控温的静态压缩力学测试装置显得尤为迫切。

发明内容

本发明目的在于提供一种适合从室温-77K的小尺寸非金属材料连续控温静态压缩力学测试系统，其具有较宽的温度范围；试验区域控温精确；适用于小尺寸非金属材料（球形、柱形或方形等）的压缩力学性能测试；测试及安装方便。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的小尺寸非金属材料连续控温静态压缩力学测试系统，其由不锈钢杜瓦压缩测试系统1与温控系统2组成；

所述不锈钢杜瓦压缩测试系统1由不锈钢杜瓦筒系统110和压缩测试系统111组成：所述不锈钢杜瓦筒系统110由三层不锈钢筒套装而成；外层不锈钢筒10与中间层不锈钢筒11之间为绝热真空层；中间层不锈钢筒11与内层不锈钢筒13之间为贮存液氮的中空夹层；所述不锈钢杜瓦筒系统110上部侧壁上设有水平贯穿外层不锈钢筒10和中间层不锈钢筒11的输液端口管13和排液端口管14，所述输液端口管13通过输液管路33与液氮杜瓦容器32相连通；所述不锈钢杜瓦筒系统110上端口盖有圆盘形泡沫绝热盖15；

所述压缩测试系统111结构由：位于所述内层不锈钢筒13内的筒内压缩组件、一个杠杆千分尺22和一套加载砝码23组成；

所述筒内压缩组件组成如下：

放置在内层不锈钢筒13内底面上的导热紫铜盘20；

置于所述导热紫铜盘20上表面上的压缩盘25和一个上部带有直径为2-3cm圆形砝码盘的压缩杆21；所述压缩盘25上表面中心处设有供安放待测材料的凹槽；

一与氮气源相连通的氮气通气管29穿过所述圆盘形泡沫绝热盖15伸入至所述内层不锈钢筒13底部；

一穿过所述圆盘形泡沫绝热盖15与内层不锈钢筒13的所述导热紫铜盘20相连的压缩盘提杆29；

分别带有立柱和水平支撑柱的第一铁架台24和第二铁架台241，所述立柱分别由下端固定装置固定使其呈垂向立柱状；所述第一铁架台24的水平支撑柱一端与所述第一铁架台24的立柱固定连接，所述第一铁架台24的水平支撑柱另一端带有一垂向通孔，所述压缩杆21下端穿过该垂向通孔位于所述压缩盘25上端面上方；所述压缩杆21与所述垂向通孔滑动配合；

所述第二铁架台241的水平支撑柱一端与所述第二铁架台241的立柱固定连接，所述第二铁架台24的水平支撑柱另一端固定连接所述杠杆千分尺22；所述杠杆千分尺22的测量端头与所述压缩杆21的圆形砝码盘下端面的侧边相接触；

所述温控系统2由固定在压缩盘25上的热电偶温度计30和温度控制器组成，所述温度控制器显示热电偶温度计30所处环境的温度。

所述的压缩盘25上表面中心处的凹槽为方形凹槽、球形凹槽或柱形凹槽。

所述压缩杆21的圆形砝码盘之下的上部圆柱杆直径大于下部压缩端头直径。

所述的氮气输气管29插入内层不锈钢筒13的末端为不锈钢圆管。

所述液氮杜瓦容器32为具有自增压功能的液氮杜瓦容器。

放置在内层不锈钢筒13内底面上的导热紫铜盘20中心处的压缩盘25为一水平放置的直径为2-3cm扁圆柱形压缩盘；压缩盘的圆周边缘有2-4个螺纹通孔，螺钉通过螺纹孔把压缩盘固定在导热紫铜盘20中心；压缩盘的圆心根据待测材料尺寸的不同设有一定深度方形、球形或柱形凹槽；导热紫铜盘20的圆周边缘处以圆心为对称点设有两个螺纹通孔；用以提升导热紫铜盘20上、下移动的压缩盘提杆29固定在一个螺纹通孔内；所述压缩杆21是一个具有一定长度、上端部带有直径为2-3cm的薄圆盘形砝码盘的柱状结构；所述压缩杆21柱状结构与砝码盘连接的部分为一定长度，直径为6-8mm柱体，其下部为一定长度，直径为3-5mm的柱体；压缩杆21上端部的薄圆盘形水平砝码盘与压缩杆21的下端压缩表面保持严格水平；