[发明专利]一种原位测试耐火材料在应力作用下反应行为的装置及方法

说明书

本发明公开了一种原位测试耐火材料在应力作用下反应行为的装置及方法，其中，装置包括：应力加载系统，用于夹持试样，并在测试所述试样的反应行为时对所述试样提供压应力加载；风冷热震系统，用于在测试所述试样的反应行为时对所述试样提供热应力；加热系统，用于在测试所述试样的反应行为时对所述试样进行加热；气氛控制系统，用于在测试所述试样的反应行为时为所述试样提供真空或不同气氛的测试环境；检测系统，用于对所述试样的反应行为进行实时原位检测。本发明能够实现对试样在反应过程中的温度场、气氛场和应力场的协同调控，进而在更加贴近实际服役环境的条件下对耐火材料的高温反应行为进行原位测试。

技术领域

本发明属于无机非金属材料性能研究技术领域，特别涉及一种原位测试耐火材料在应力作用下反应行为的装置及方法。

背景技术

耐火材料被广泛应用于钢铁、有色金属、玻璃、水泥、陶瓷、石化、电力及军工等国民经济的各个领域，是保证上述产业生产运行和技术发展不可或缺的基本材料，并且也在高温工业生产发展中起着不可替代的重要作用。然而，在实际应用中，耐火材料经常承受频繁的温度急变、不同反应介质的冲刷和挤压，因而不可避免受到热应力、压应力以及热-压耦合复杂应力的作用，进而引起材料显微结构变化，产生微裂纹和孔洞，甚至开裂、剥落，由此导致的材料失效往往会成为工业事故的重大隐患。因此，研究耐火材料在应力荷载条件下的高温反应行为和机制是指导此类材料广泛、安全应用的重要基础。

为了准确获取耐火材料在复杂应力作用下的高温界面反应行为，往往需要在试样反应过程中对温度场、气氛场和应力场进行协同调控，以达到使材料服役环境与现实更加贴近以及更能反映材料失效本质的目的。而现有测试装置多数未考虑应力对耐火材料的影响，而少有的测试装置在考虑影响时又无法兼顾对反应过程试样质量和显微结构演变的在线获取，因此，无法精准表征耐火材料在高温应力场下的损毁行为和机理。

发明内容

针对以上现有技术存在的不足之处，本发明提供了一种原位测试耐火材料在应力作用下反应行为的装置及方法，以实现对试样反应过程温度场、气氛场和应力场的协同调控，进而使耐火材料在更加贴近实际服役环境的条件下进行高温反应行为进行原位测试。

本发明一方面提供了一种原位测试耐火材料在应力作用下反应行为的装置，包括：

应力加载系统，用于夹持试样，并在测试所述试样的反应行为时对所述试样提供压应力加载；

风冷热震系统，用于在测试所述试样的反应行为时对所述试样提供热应力；

加热系统，用于在测试所述试样的反应行为时对所述试样进行加热；

气氛控制系统，用于在测试所述试样的反应行为时为所述试样提供真空或不同气氛的测试环境；

检测系统，用于对所述试样的反应行为进行实时原位检测。

进一步的，所述加热系统包括：

炉体，用于放置所述试样；

加热机构，包括设在所述炉体内的加热体和温度检测机构，所述加热体用于对所述试样进行加热，所述温度检测机构用于对所述炉体的温度进行测定。

进一步的，所述气氛控制系统包括：

真空泵组，用于对所述炉体进行抽真空处理；

真空压力传感器，与所述真空泵组连接，用于显示所述真空泵组的真空数值；

气氛置换装置，与所述炉体连接，用于向所述炉体内通入不同的气体，进而为所述试样提供不同气氛的测试环境。

进一步的，所述风冷热震系统包括：

移动轨道，与所述炉体连接，所述移动轨道用于移动所述炉体，使所述试样远离所述炉体内腔；