[实用新型]一种材料冷热循环测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种材料测试装置，更具体的说，本实用新型主要涉及一种材料冷热循环测试装置。

背景技术

随着近年来中高温储热材料的发展，尤其是引起广泛关注的高性能复合结构相变储热材料的发展，对于此类材料的测试装置也逐步得到了应用。这类材料是电网调峰、分布式能源技术、可再生能源的有效利用、电动汽车技术及高耗能企业余热高效回收利用等的关键。众所周知，材料的物理性能、化学性能、机械性能和热性能等在反复的冷热循环过程中往往会发生变化，这种变化与其所在的冷热环境(气氛)相关。对于储热材料，这种变化意味着材料性能的下降和使用寿命的缩短，因而无法满足实际应用的要求。因此，对这些材料进行冷热循环的测试是十分有必要的。

传统耐火材料和工程材料往往采用热震法进行性能评估，包括空气急冷和水急冷两种方法，其过程包括将材料在10min内升到测试高温，恒温20min后迅速投入5～35℃的流动冷空气或流动冷水。这种极端条件下的水冷却一般几次就会把材料破坏，而空气冷却则一般30次左右(最多几百次)可把材料破坏。然而，这种传统方法显然不能准确给出实际使用条件下材料的使用寿命。与传统储热材料相比，相变材料特别是复合结构相变材料，其配方和制备技术较为复杂，单位储热量的材料用量低(虽然单位质量的成本稍高)，使用寿命和性能较好，传热性能(特别是导热性能)、机械性能和储热密度也比传统储热材料好很多，因此传统的热震法不能满足测试要求。此外，相变材料的应用领域(电网调峰、分布式能源、可再生能源、电动汽车技术和高耗能企业的余热高效回收利用等)决定了冷热循环的寿命在数千次甚至上万次，而上述的热震法用的几次到几十次(或几百次)的冷热循环显然不满足相变储热材料的测试要求。在实验室中，冷热循环的方法中还有激光法和差热分析法，但这两种测试装置价格昂贵，且只能进行数十次的冷热循环研究，同样不能满足复合相变储热材料几千和上万次的测试要求。同时这两种仪器测试样品量较小，其结果可能由于取样问题不具代表性，并且样品可能无法实现后期的性能检测。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述不足，提供一种材料冷热循环测试装置，以解决目前材料多次冷热循环测试的测试装置及方法存在的测试成本高、测试循环次数有限、测试样品量小等问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种材料冷热循环测试装置，包括控温室、驱动和行程控制单元、气氛控制单元和检测单元；所述控温室包括相互连接的可控温度和环境高温室及可控温度和环境低温室，用于为待测材料提供所需的冷热环境；所述驱动和行程控制单元包括升降装置、固装于升降装置上的试样托盘以及设于升降装置外相对应的控制装置，用于实现待测样品在可控温度和环境高温室和可控温度和环境低温室内的连续往复运动；所述气氛控制单元包括气瓶和气体管路，所述气体管路的末端置于可控温度和环境高温室和可控温度和环境低温室内，用以控制可控温度和环境高温室和可控温度和环境低温室内的气体环境；所述检测单元包括摄像装置、温度测量仪以及与它们相连的信号采集卡，所述温度测量仪用于测定待测样品内部的温度变化；所述摄像装置用于样品观测和图像处理，以识别样品表面裂纹，从而确定材料冷热循环寿命。

优选的，所述可控温度和环境高温室内设有高温加热炉。

优选的，所述可控温度和环境低温室内设有油浴和水浴装置。

优选的，所述温度测量仪包含温度传感探头或红外测温装置。

优选的，所述的与摄像装置相连的信号采集卡包括图像处理和裂纹识别程序。

本实用新型的有益效果为：通过对冷热环境一体分区的设计并结合驱动和行程控制单元，实现了材料在高温和低温区间的自动可控往复运动，从而达到自动对材料进行多次冷热循环测试的效果；并结合气氛控制单元和检测单元，使高温和低温区域内的环境与材料实际使用时的环境气氛类似，以获得待测材料逼近实际使用环境下的寿命，并进一步的进行材料在循环过程中的温度记录和材料形貌的图像采集和处理；其生产和测试成本较传统方法大幅度降低，不仅易于操作，而且能满足材料高循环次数的检测要求，可以直接得到稳定可靠的测试数据和结论，适宜大规模推广使用。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式提供的一种材料冷热循环测试装置的结构示意图。

图中：

1、可控温度和环境高温室；2、可控温度和环境低温室；3、试样托盘；4、升降装置；5、控制装置；6、气瓶；7、气体管路；8、摄像装置；9、温度测量仪；10、信号采集卡。

具体实施方式