[发明专利]用于材料制备与性能测试的悬臂式离心超重力实验装置

说明书

本发明公开了一种用于材料制备与性能测试的悬臂式离心超重力实验装置。转子系统和上驱式主轴复合体安装在实验腔内，实验腔底部安装在装置底座上，离心主机安装在实验腔上方的升降系统上并上驱式主轴复合体上端连接，上驱式主轴复合体下端和转子系统驱动连接，升降系统安装在装置底座上且位于实验腔上方，升降系统和实验腔的腔盖连接。本发明实现离心超重力下材料高通量制备，以及体积力‑面力‑温度耦合作用下材料持久、蠕变、疲劳、热机械疲劳等性能的高通量测试，装置结构有效，操作方便且安全可靠。

技术领域

本发明涉及了离心超重力材料制备与性能测试领域的一种实验装置，尤其涉及一种用于材料制备与性能测试的悬臂式离心超重力实验装置。

背景技术

材料是实现科学技术和理念的重要载体，是社会发展和人类进步的物质基础。在高性能材料领域，经过多年发展，我国虽然取得了一些令人瞩目的成绩，但与发达国家相比，整体水平仍然比较落后，差距明显。传统的新材料研发过程周期长，投入大，且由于材料成分-结构-性能之间非线性关系，很难实现面向实际性能需求的材料设计。为解决我国新材料研发周期长，研发成本高的不足， 2016年国家启动了材料基因组计划，旨在实现高性能结构材料研发由“经验指导试验”向“理论预测、试验验证”的模式转变，其中“材料基因组工程”的核心内容是高通量材料制备技术以及材料性能的高通量测试技术。

已报道的高通量材料制备技术，组合薄膜制备技术最为成熟，但只能制备二维材料，无法实现块体材料的高通量制备。对比文件1(201910538197.7，超重力环境下使用的固定式实验舱)、对比文件2(201910538193.9，超重力环境固定式多场耦合作用下材料性能测试系统)、对比文件3(201910539151.7，超重力环境悬挂式多场耦合作用下材料性能测试系统)、对比文件4 (201910853672.X，机载超重离心模拟装置的多功能实验舱)报道的现有超重力性能测试装置，仅适合臂式离心机，且每次只能悬挂两个实验舱，考虑到离心超重力主机和机载装置的动平衡，两个实验舱的实验内容和质心必须相同，这样每次实验只能完成一种类型的实验，无法在一台设备上同时实现多种类型实验，因而实验效率低，实验成本高。

因此，迫切需要开发成分和组织可控的高通量块体材料制备和性能测试新方法和新技术，实现材料的快速集成设计，从根本上改变材料领域的研发模式。

发明内容

本发明针对现有基于超重力离心实验装置的材料制备或性能测试实验每次只能开展一种类型的实验，无法在一台设备上同时完成多种类型的实验，即高通量实验，公开了一种可以实现高通量材料制备或性能高通量测试的离心超重力实验装置，解决在高速旋转状态下制约材料高通量制备与性能高通量测试的关键难题，显著提高材料制备和测试的效率，降低成本，提供一种装配简单、使用方便、安全系数高，且适合高通量材料制备与性能测试的悬臂式离心超重力实验装置。

本发明采用的技术方案：

本发明包括离心主机、转子系统、实验腔和升降系统和上驱式主轴复合体；转子系统和上驱式主轴复合体安装在实验腔内，实验腔底部安装在装置底座上，离心主机安装在实验腔上方的升降系统上并上驱式主轴复合体上端连接，上驱式主轴复合体下端和转子系统驱动连接，升降系统安装在装置底座上且位于实验腔上方，升降系统和实验腔的腔盖连接。

所述的实验腔包括实验腔体、保护壳、实验腔盖、立式肘夹和支座；实验腔体底部通过支座固定安装在装置底座上，实验腔体顶部开口并设有实验腔盖；实验腔盖周围的实验腔体顶面沿圆周均布固定安装有三个立式肘夹，实验腔盖通过立式肘夹与实验腔体固定，立式肘夹具体为卡扣式连接锁紧结构；实验腔盖和实验腔体接触面之间用O型橡胶圈密封，实验腔体侧壁开设有真空接口，真空接口与外部的地面真空系统或充气系统相连；实验腔体内周围设有三层防护壳。