[发明专利]一种高温超高真空小样品拉伸蠕变测试装置

说明书

本发明属于材料研究过程中拉伸及蠕变力学性能的测试技术领域，具体内容涉及一种高温超高真空小样品拉伸蠕变测试装置；该装置包括主机、真空系统和抽气系统；测试样品设置在主机内，并将测试样品加热至测试温度，真空系统为测试样品提供真空环境，抽气系统维持真空系统的真空度，测试样品在主机内真空环境下进行拉伸蠕变试验；本发明的抽气系统采用罗茨泵与分子泵组合的形式，最高真空度可以达到1×10^‑5Pa级以上，所需抽真空时间小于24小时，而抽至真空1×10^‑4Pa级则仅需1小时；本发明采用刀口密封的方式，能够达到优良的真空度；主副真空法兰设计，降低维护周期；力值加载采用电机控制，稳定准确，适用于短时间的拉伸及长时间的蠕变实验。

技术领域

本发明属于材料研究过程中拉伸及蠕变力学性能的测试技术领域，具体涉及一种高温超高真空小样品拉伸蠕变测试装置。

背景技术

在聚变堆研究领域中，无论是现在的各种托卡马克、仿星器、激光聚变等实验装置，还是未来的聚变示范堆及商用堆，都需要采用能抗中子辐照、耐高温的材料作为反应堆的结构材料。由于未来聚变堆将在高温条件下运行以提高能量的转换效率，因此要求结构材料能够承受较高的温度，而开发相关的聚变堆材料需要测试材料的力学性能，特别是在高温下的力学性能，对于堆内部材料(尤其是易氧化的材料)，还需要提供真空环境以满足材料测试的需求。

另外在聚变堆材料或其它材料研究过程中，由于一些辐照实验或材料本身制造过程中尺寸的限制，开发一种既经济又有效的小样品测试方法是非常必要的。因此开发一种高温超高真空适用于小样品的材料力学性能测试装置对于聚变堆材料研究大有裨益。

而从目前现有的一些装置来看，可提高高温条件的真空度水平较低，一般为1×10^-3－1×10^-2Pa级，对于高温条件下容易发生氧化的材料测试则不适用，且一般常见的装置都是测试标准样品，试样直径为5mm或10mm的棒状拉伸试样，而对于聚变堆材料小样品尺寸一般为(16-20)mm×(4-5mm)×(0.2-0.5)mm的板状试样，尺寸远远小于常规棒状试样，因此需要开发适用于小样品的夹具、真空加热腔室及力学性能测试方法。而其中对于超高真空腔室的设计加工、小样品试样的夹装及性能测试等都是全新的技术难点。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的在于提供一种高温超高真空小样品拉伸蠕变测试装置，可用于高温超高真空条件下测量小样品材料的拉伸及蠕变力学性能测试装置，解决聚变堆小样品材料的拉伸及蠕变力学性能测试问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案。

本发明的目的在于提供一种高温超高真空小样品拉伸蠕变测试装置，该装置包括主机、真空系统和抽气系统；

测试样品设置在主机内，并将测试样品加热至测试温度，真空系统为测试样品提供真空环境，抽气系统维持真空系统的真空度，测试样品在主机内真空环境下进行拉伸蠕变试验。

所述真空系统包括密封法兰和真空腔室；

真空腔室为圆柱形金属腔体，由金属材料整体机加工成型；

所述真空腔室设置在主机台架上，密封法兰位于真空腔室下部，密封法兰与主机台架面配合，对真空腔室进行密封；

所述真空腔室右侧上部开口与抽气系统连接，抽气系统维持真空腔室的真空度。

所述真空系统还包括观察窗、真空计以及放气阀；

真空腔室左侧下方设置观察窗，观察窗用于实验过程中真空腔室内部情况的观察；

真空腔室左侧下方设置放气阀，放气阀位于观察窗上部，放气阀用于实验结束之后给真空腔室充气；

真空腔室右侧下方设置真空计，真空计用于测量真空腔室的真空度。