[发明专利]热处理炉以及氧化试验方法

说明书

本发明设计一种用于氧化试验的热处理炉以及试验方法。其中，氧化试验的热处理炉包括炉体，包括炉门，所述炉体的开口可通过所述炉门封闭；多个彼此独立的加热单元，以对炉体内部的空间进行加热；以及控制器，控制所述多个彼此独立的加热单元的每个所述加热单元的加热功率；其中，所述多个彼此独立的加热单元沿所述炉体的长度方向分布，各自对应沿所述炉体的长度方向分布的多个温度区，所述炉门位于所述炉体的长度方向的一端，所述炉门还包括用于冷却所述炉门的水冷或液氮冷却系统，所述多个温度区的温度从一端至另一端递减，以形成最低温度为室温至100℃，最高温度至1300℃的梯度温度场。上述热处理炉以及试验方法具有试验效率高等优点。

技术领域

本发明属于材料性质试验技术领域，尤其涉及一种用于氧化试验的热处理炉以及试验方法。

背景技术

工程应用中，经常为了快速高效的进行失效分析，各公司，尤其是航空航天领域的企业，通常需要通过做大量的氧化试验来建立不同材料在不同温度、不同环境和不同时间氧化后的颜色变化的图谱。例如，在航空领域常用钛合金，在机械加工、热处理等过程中容易与氧气发生反应，使材料产生热损伤。材料的这种热损伤不仅表现为烧熔、颜色改变等易于观察的外部损伤，且还会导致力学性能的变化，因此合金表面颜色与力学性能的对应关系的研究，一直是工程材料学界的热点问题。例如在2001年，美国焊接学会指定的航空熔焊规范中，根据合金表面的氧化色设定了焊接件的多种验收标准。国内的研究中，例如彭雯雯等人进行了TC18钛合金氧化色与力学性能关系研究(彭雯雯,曾卫东,张尧武,等.TC18钛合金氧化色与力学性能关系研究[J].稀有金属材料与工程,2013,42(2):358-361.)，分析了TC18钛合金在不同加热温度(100-1000℃)下合金表面氧化颜色的变化规律以及氧化色与其所对应的力学性能(室温拉伸性能、冲击韧性和断裂韧性)之间的关系。但是，在现有技术中，为了建立氧化颜色图谱-力学性能的关系，一般是通过恒温氧化试验，即将材料的样品放入恒温的热处理炉内，通过一定时间氧化，再从炉中取出观察和分析。因此，以100-1000℃为例，每一个温度均需要在一个热处理炉中完成加热－保温－降温的过程，进行了一个温度的试验后，才能进行下一个温度的试验，因此，为了建立一套这样的图谱需要大量的时间。若为了减少试验事件，则需要一次性购买大量的热处理炉，将浪费大量的财力物力。

因此，本领域需要一种能节省试验时间以及财力物力成本的热处理炉以及氧化试验方法。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种热处理炉

本发明的一个目的是提供一种氧化试验方法。

根据本发明一个方面的一种热处理炉，用于进行材料的氧化试验，包括炉体，包括炉门，所述炉体的开口可通过所述炉门封闭；多个彼此独立的加热单元，以对炉体内部的空间进行加热；以及控制器，控制所述多个彼此独立的加热单元的每个所述加热单元的加热功率；其中，所述多个彼此独立的加热单元沿所述炉体的长度方向分布，各自对应沿所述炉体的长度方向分布的多个温度区，所述炉门位于所述炉体的长度方向的一端，所述炉门还包括用于冷却所述炉门的水冷或液氮冷却系统，所述多个温度区的温度从一端至另一端递减，以形成最低温度为室温至100℃，最高温度至1300℃的梯度温度场。。

在所述热处理炉的实施例中，所述炉门由金属铜制成。

在所述热处理炉的实施例中，所述炉门内部设置有供冷却水或液氮流动的冷却流道。

在所述热处理炉的实施例中，所述多个彼此独立的加热单元的每一个加热单元包括环绕所述炉体的侧壁均匀分布的2-4个热电偶，以感测多个温度区中的每一个温度区的温度，并将感测的温度信息传输至所述控制器。

在所述热处理炉的实施例中，所述多个彼此独立的加热单元的加热功率分布为沿所述炉门在所述炉体的一端至所述炉体的另一端方向逐渐上升。

在所述热处理炉的实施例中，所述多个彼此独立的加热单元之间的间隔为 10-60cm。