[发明专利]高通量小试样蠕变及蠕变裂纹扩展试验装置及其使用方法

权利要求书

1.一种高通量小试样蠕变及蠕变裂纹扩展试验装置，包括机架、加载单元、真空单元、加热单元、位移测量单元及裂纹长度测量单元，

所述机架包括底座和直立地安装于底座的支承轴；

所述加载单元包括试样加载盘、夹具、试样加载杆、波纹管、砝码加载杆及砝码托盘，其中，所述夹具用于将小试样固定于所述试样加载盘，所述试样加载盘上设置有至少两个夹具，所述试样加载杆、所述波纹管、所述砝码加载杆和所述砝码托盘自上而下同轴连接，并将加载于所述砝码托盘的载荷传递施加于所述小试样；

所述真空单元包括真空罩、真空室底座和减压装置，所述真空室底座固定在所述支承轴上，所述真空罩以能够沿着所述支承轴自由上下移动和固定的方式设置于所述支承轴，所述真空罩和所述真空室底座密闭配合且将所述试样加载盘及所述加热单元收纳在内部腔室中，利用所述减压装置对所述内部腔室进行减压；

所述加热单元为加热炉，以包围所述试样加载盘的方式安装在直立设置于所述真空室底座周缘部的折页轴上，对固定于所述试样加载盘的小试样进行加热，所述加热炉为对开式加热炉，左右两半加热炉能够以所述折页轴为轴朝左右两侧转动，所述加热炉内装有多层隔热屏，所述隔热屏的上下部装有保温砖以防止热量散失，所述加热炉的内壁为多晶纤维隔热筒，其上环绕有马弗管用于加热小试样；

所述位移测量单元包括引伸计和托架，所述引伸计通过支架固定在所述真空室底座的下表面，所述托架设置在位于所述真空室底座下方的所述波纹管的下部法兰上、且随着所述波纹管及所述砝码加载杆的移动而产生位移，利用所述引伸计检测该位移，作为小试样的变形量；

所述裂纹长度测量单元包括直流恒流电源和电压测量装置，利用所述直流恒流电源对蠕变裂纹扩展小试样的两端提供电流，利用所述电压测量装置测定蠕变裂纹扩展小试样裂纹面两端的电压变化，通过裂纹长度与电压关系并根据测得的电压算出蠕变裂纹扩展小试样的裂纹长度。

2.如权利要求1所述的高通量小试样蠕变及蠕变裂纹扩展试验装置，其特征在于，所述试样加载盘通过支撑杆固定安装在所述真空室底座的中央部。

3.如权利要求2所述的高通量小试样蠕变及蠕变裂纹扩展试验装置，其特征在于，所述真空罩、所述真空室底座和所述支撑杆分别具有中空结构以形成冷却夹层，通过使冷却介质在所述冷却夹层中循环流通对试验装置进行冷却。

4.如权利要求1所述的高通量小试样蠕变及蠕变裂纹扩展试验装置，其特征在于，所述加热炉为马弗炉，加热温度范围为300～1200℃。

5.如权利要求1所述的高通量小试样蠕变及蠕变裂纹扩展试验装置，其特征在于，所述试样加载盘上设置有四个或六个夹具。

6.如权利要求1所述的高通量小试样蠕变及蠕变裂纹扩展试验装置，其特征在于，所述小试样为圆形紧凑拉伸试样、小型紧凑拉伸试样、小冲杆试样、固支直杆试样、悬臂梁试样及三点弯试样中的任一种或两种以上的组合。

7.一种小试样蠕变测试方法，其为使用权利要求1～6中任一项所述的高通量小试样蠕变及蠕变裂纹扩展试验装置对小试样进行蠕变测试的方法，包括以下步骤：

1)准备选自小冲杆试样、固支直杆试样、悬臂梁试样及三点弯试样的任一种小试样或两种以上的组合；

2)选择用于小试样蠕变测试的试样加载杆，使所述试样加载杆从安装于试样加载盘上的夹具中升起，用夹具将小试样固定在所述试样加载盘上，以使所述试样加载杆能够对小试样施加载荷；

3)关闭加热炉，降下真空罩并将其密闭紧固在真空室底座上，利用减压装置将真空罩的内部抽真空，然后开始加热，加热至目标温度后保温两小时，在砝码托盘上加载砝码并降下砝码托盘，开始对小试样进行加载，利用引伸计检测位移，将其结果作为小试样的蠕变变形量。

8.一种小试样蠕变裂纹扩展测试方法，其为使用权利要求1～6中任一项所述的高通量小试样蠕变及蠕变裂纹扩展试验装置对小试样进行蠕变裂纹扩展测试的方法，包括以下步骤：

1)准备选自圆形紧凑拉伸试样及小型紧凑拉伸试样的任一种小试样或其组合，并且在小试样的两端焊接高温导线，并套上绝缘层，所述高温导线的另一端与直流恒流电源和电压测量装置连接；

2)选择用于小试样蠕变裂纹扩展测试的试样加载杆，将小试样的一端固定于所述试样加载杆，将其另一端通过夹具固定在试样加载盘上；

3)关闭加热炉，降下真空罩并将其密闭紧固在真空室底座上，利用减压装置将真空罩的内部抽真空，然后开始加热，打开所述直流恒流电源，开始向小试样提供电流，同时利用所述电压测量装置检测小试样两端的电压变化，加热至规定温度后保温两小时，在砝码托盘上加载砝码并降下砝码托盘，开始对小试样进行加载，通过裂纹长度与电压关系并根据测得的电压算出蠕变裂纹扩展小试样的裂纹长度，同时通过引伸计检测小试样的载荷线位移。