[发明专利]一种用于陶瓷材料升温热冲击的试验箱

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度冲击试验装置，具体涉及一种用于陶瓷材料升温热冲击的试验装置。

背景技术

陶瓷材料因其熔点高，且在高温下具有很好的化学及物理稳定性等优异性能而被广泛应用于高温结构领域，如超高音速飞行器的热防护材料及发动机的热端等。但是，陶瓷材料因为本身的脆性，其抗热震性能较差。对于应用于高温结构的陶瓷材料，尤其是在航空航天领域，其在使用环境中往往因遭受剧烈的升温热冲击而发生破坏。因此，研究陶瓷材料的抗热冲击性能就显得十分必要和重要。

目前，对于陶瓷材料的抗热冲击性能的测试方法主要包括氢氧喷射加热、电弧喷射加热、电加热、氧乙炔火焰加热、激光加热及电弧风洞等。其中，氢氧喷射加热、电弧喷射加热、电加热及氧乙炔火焰加热因低成本及易操作性等优点而被广泛应用。激光加热因其加热面积非常小而常不被采用。而电弧风洞因其成本极高和结构复杂限制了其应用性。但是，利用上述常用方法进行陶瓷材料的升温热冲击时会存在下述问题：

1、试件表面加热不均匀：加热过程中，试件表面几何中心部位先急剧升温，导致试件表面温度分布极不均匀；

2、由于试件表面温度分布不均匀，难以直接确定试件表面温度；

3、热冲击目标温度难以控制。

以上问题使试验过程中会出现很大的分散性及误差，导致实验结果不能表征陶瓷材料的抗热冲击性能。因此，目前还没有一种实用、可靠的测试陶瓷材料的升温抗热冲击性能的装置。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种用于陶瓷材料升温热冲击的试验箱，它能够实施2000℃温度下陶瓷试件的升温热冲击试验，且陶瓷试件在遭受热冲击过程中表面加热均匀，能精确控制热冲击的目标温度。

本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括密封炉和加热炉，加热炉由加热炉底座支撑在密封炉内底面上，密封炉顶部装有气缸，与气缸活塞连接的气缸活动杆伸入密封炉顶部中心孔内连接试件夹持机构，在气缸活动杆向上运动时，试件夹持机构的钳口受密封炉顶部中心孔的限制而夹紧试件；试件夹持机构的中部装有螺旋弹簧，在气缸活动杆向下运动时，试件夹持机构的钳口受螺旋弹簧的轴向力作用而张开，松开试件，密封炉内顶面装有竖直向下的导向丝，导向丝上套有与试件系在一起的套环，导向丝下端穿过加热炉顶孔系在加热炉内的支架上，支架上面安放有缓冲垫，加热炉顶孔中塞有隔热的碳毯片。

由于加热炉预先升温至热冲击的目标温度，由试件夹持机构夹持的试件从低温的密封炉瞬间落入加热炉内高温环境中，能保持陶瓷试件各表面加热均匀，且加热炉的温度为预先设定，能够精确控制试件的热冲击温度。

所以本发明的技术效果是：在陶瓷材料的抗热冲击性能的测试中，陶瓷试件的表面加热均匀，能精确地控制热冲击的目标温度，测试数据能够准确表征陶瓷材料的抗热冲击性能。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为本发明的外围结构框图。

图中：1、气缸，2、气缸活动杆，4、螺旋弹簧，5、试件夹持机构，6、试件，7、套环，8、导向丝，9、加热炉，10、密封炉，11、缓冲垫，12、支架，13、加热炉底座，14、碳毯片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1和图2所示，本发明包括密封炉10和加热炉9，加热炉9由加热炉底座13支撑在密封炉10内底面上，密封炉10顶部装有气缸1，与气缸活塞连接的气缸活动杆2伸入密封炉10顶部中心孔内连接试件夹持机构5，密封炉10内顶面装有竖直向下的导向丝8，导向丝8下端穿过加热炉9顶孔系在加热炉9内的支架12上，支架12上面安放有缓冲垫11，加热炉9顶孔中塞有隔热的碳毯片14。

试件夹持机构5为弹簧钳；加热炉9为感应加热炉，加热炉9的发热体为圆筒形石墨或硼化锆发热体，发热体外表面缠绕导电金属丝，导电金属丝两端头伸出密封炉10连接高频电源。所述的导电金属丝可为铜丝或铝丝。加热炉9是利用高频感应使耐高温的圆筒形导电材料(如石墨或硼化错陶瓷)发热，发热体内腔温度能够达到2000℃

在加热炉9内温度可以达到2000℃，而密封炉10内的温度跟常温接近，所以加热炉9内的部件具有耐高温性能，导向丝8选用钨丝；缓冲垫11的材料为碳毯。