[实用新型]一种用于超高温烧蚀性能考核试验的试样夹具

说明书

本实用新型提供一种用于超高温烧蚀性能考核试验的试样夹具，包括：夹具落地固定架，试样夹持单元，支撑底座和第一及第二固定件；所述试样夹持单元中空，且由第一固定件固定于所述夹具落地固定架上；待测的试样与所述支撑底座位于所述试样夹持单元的中空部分；所述试样由第二固定件固定于所述试样夹持单元上，且所述支撑底座被夹紧固定于所述试样与所述夹具落地固定架之间。本实用新型能够克服高温、高速气流冲刷带来的氧化层损失，获得高可信度的烧蚀测试结果。

技术领域

本实用新型涉及材料的超高温烧蚀性能考核领域，具体涉及一种用于超高温陶瓷材料的超高温烧蚀性能考核试验的试样夹具。

背景技术

超高温陶瓷，一般指能够实现2000℃以上高温及环境气氛(如原子氧气氛)下使用、熔点高于3000℃的一类化合物，主要为过渡金属钽、铪、锆的碳化物、硼化物及氮化物陶瓷材料。由于性能卓越，超高温陶瓷能够承受超高音速长时间飞行、大气层再入、跨大气层飞行和火箭推进系统等极端应用环境，可用于再入式飞行器、大气层内高超声速飞行器鼻锥、机翼前缘和发动机燃烧室等各种关键热端部件。

材料烧蚀是指在高温高压气流冲刷下，通过热解、气化、融化、升华、辐射、氧化等物理和化学过程，材料表面发生质量迁移带走大量的热量，达到耐高温的目的。耐烧蚀性能是评价超高温材料服役可靠性的重要指标，针对其实际服役环境，需要对其抗烧蚀性能进行系统全面的考核评价。目前大多采用地面设备来对烧蚀后的试样进行性能测试，主要包括氧-乙炔烧蚀测试、等离子烧蚀试验和风洞测试。风洞试验最为接近真实的烧蚀环境，但实验耗费较大，适于用作最终评估。氧-乙炔烧蚀试验和等离子烧蚀试验设备简单、操作便利、经济实惠，适于实验室做基础理论研究用。

对超高温材料进行烧蚀考核时，温度急剧变化会导致材料内部产生热应力，使得陶瓷制品发生热震损伤并常常伴有开裂；在高温、高速气流冲刷下超高温陶瓷表层氧化皮会发生开裂、脱落等问题。目前，烧蚀考核中试样的夹具多采用可调节夹持尺寸设计，设计较为复杂，并且夹具尺寸难以与样品完好契合，导致了高温及高速气流冲刷下氧化层的脱落和流失，直接影响了对试样的质量烧蚀率和线烧蚀率的精确研究。为了保证试样烧蚀试验结果的一致性，需要开发一种适用于超高温陶瓷材料烧蚀性能考核试验的试样夹具，尽量降低热震开裂对其考核的影响，获得超高温陶瓷材料可信度更高的质量烧蚀率和线烧蚀率数据。

实用新型内容

鉴于以上所述，本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于超高温烧蚀性能考核试验的试样夹具，来克服高温、高速气流冲刷带来的氧化层损失，获得高可信度的烧蚀测试结果。

为此，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供的一种用于超高温烧蚀性能考核试验的试样夹具，包括：

夹具落地固定架，试样夹持单元，支撑底座和第一及第二固定件；

所述试样夹持单元中空，且由第一固定件固定于所述夹具落地固定架上；

待测的试样与所述支撑底座位于所述试样夹持单元的中空部分；

所述试样由第二固定件固定于所述试样夹持单元上，且所述支撑底座被夹紧固定于所述试样与所述夹具落地固定架之间。

根据本实用新型的试样夹具，可固定被气流冲刷的待测样品，使超高温冲刷气流无障碍扩散，并由支撑底座为待测的试样提供支撑力，该试样夹具可重复使用，结构简单实用，安装方便。

较佳地，所述试样夹持单元为偏心中空圆柱体，该圆柱体的直径为30～50mm，中空部分的直径为φ10～30mm，中空部分圆心距夹持单元圆心向下对应15～5mm；该圆柱体的切面中心轴顶部开直径4～8mm螺纹孔，开孔圆心距夹持单元圆心向上10～15mm。

由此，可提高试样夹具的使用可靠性，避免烧蚀过程热冲击造成夹具崩坏。

较佳地，所述支撑底座为实心圆柱体，厚