[发明专利]采用冷加持方式的高温材料力学性能测试加热与测量系统

说明书

本发明涉及一套冷加持材料高温力学性能测试加热与测量系统，特别涉及一种用于复合材料高温力学性能测试的新型高温实验炉。高温实验炉采用对开式结构，整个高温实验炉放在一个托盘上，托盘分两瓣，分别支撑左右两个小型方形加热炉，并实现炉体分开闭合操作。实验时，高温实验炉配套的自动温控系统控制深入加热室中的电加热元件，结合测温热电偶的反馈，可达到所需实验温度。本新型高温实验炉左右加热炉采用不对称设计，其中一个方形加热炉在加热室内放入陶瓷隔板，这样的设计可以在加热时起到更好的引导分配热流作用，使试件的试验段尽可能保持温度均匀，提高实验结果精度。实验时试件的加持部分在高温实验炉之外，可实现试件的冷加持。

技术领域

本发明涉及一套采用冷加持方式进行高温材料力学性能测试的加热与测量系统，特别涉及一种用于复合材料高温力学性能测试的新型高温实验炉。本发明属于高温材料力学性能测试技术领域。

背景技术

为了提高现有航空发动机的性能，各国积极研发具有良好综合力学性能的新材料。在将新材料应用到航空发动机上之前需要对其进行一系列力学性能测试，尤其是和航空发动机真实工况相关的高温力学性能测试。传统高温实验中为试件进行加热的装置一般是箱式炉、管式炉等。这些装置普遍体积较大，通常将整个试验件和部分夹具包围起来，不能实现冷加持；随着材料所需测试温度大幅提高，夹具需使用昂贵易损的陶瓷夹具，对试验操作与安装精度要求很高；巨大腔体升降温缓慢，也影响到实验效率。目前国内一些实验室虽然设计出能克服以上缺点的小型高温实验炉，但由于小腔体内的均温不容易控制，2.很难保证试件的试验段温度均匀一致。为了解决以上问题，为航空发动机等高温装置关键部件的寿命评估工作提供可靠的材料力学性能数据，此发明设计了一种实验室用新型高温加热炉。

发明内容

本发明旨在解决传统高温实验炉不能实现冷加持，巨大腔体升降温缓慢从而影响实验效率以及小型加热炉不能保证试验件的试验段温度均匀一致、保温密封效果不理想等问题。

为解决上述问题以实现良好的加热保温功能，从而高效、准确可靠地完成高温实验，本发明提出了一套新型冷加持材料高温力学性能测试加热与测量系统，包括所发明的新型高温实验炉以及配合其完成实验的托盘、热电偶、引伸计、外部自动温控系统以及试件等。

所述新型高温实验炉包括1号方形加热炉、2号方形加热炉两个部分：

所述1号方形加热炉由第一上炉体外炉壳、第一下炉体壳体、第一连接板、第一电缆接头安装孔、第一散热孔、第一上炉体内炉壳、第一电加热元件、第一加热室和夹持槽构成。

所述2号方形加热炉由第二上炉体外炉壳、第二下炉体壳体、第二连接板、第二电缆接头安装孔、散热孔、第二上炉体内炉壳、第二电加热元件、第二加热室、加强框和陶瓷隔板构成。

第一连接板是通过螺栓与第一上炉体外炉壳相连，通过螺钉与第一下炉体壳体相连。第一连接板设计成直角Z形，主要起过渡连接作用。第一连接板上面开有第一电缆接头安装孔，将第一电加热元件的触点通过电缆与外界自动温控系统相连。第一上炉体外炉壳设计成近立方体形状，其中一面开有内腔。第一上炉体外炉壳的内腔包围着由高温耐火砖组成的第一上炉体内炉壳。第一上炉体内炉壳设计成近立方体形状，形状尺寸要配合第一上炉体外炉壳的内腔尺寸，一面开有内腔，形成第一加热室。第一加热室内部有与外界自动温控系统相连的两个细长方体板状的第一电加热元件，实现对试件的加热，还有两支用于配合外部自动温控系统实现对加热温度准确控制的热电偶和两支用于测量线变形的引伸计顶杆。第一上炉体内、外炉壳左右两侧开有供第一电加热元件、热电偶和引伸计穿过的孔。第一上炉体内、外炉壳上下还开有一对夹持槽，用于容纳试验试件。第一下炉体壳体设计要配合第一连接板和第一上炉体外炉壳的形状、尺寸。第一下炉体壳体内部主要是将第一电加热元件与外部的自动温控系统相连接的电路。第一下炉体壳体两侧开有第一散热孔用于散热。