[发明专利]一种用于金属持久蠕变试验的碳化硅陶瓷夹具的制备方法

权利要求书

1.一种用于金属持久蠕变试验的碳化硅陶瓷夹具的制备方法，该碳化硅陶瓷夹具能够用于金属材料的1500摄氏度以上高温持久蠕变试验，该碳化硅陶瓷夹具包括上部拉杆(1)、中间连接模块(2)、下部拉杆(3)、用于薄片状板材试样的夹持垫块(4)和用于圆柱状阶梯试样的夹持垫块(5)，所述上部拉杆(1)和下部拉杆(3)的低温端分别通过销钉与持久蠕变试验机连接固定，高温端通过夹持垫块与试样连接固定，其特征在于：

所述用于薄片状板材试样的夹持垫块(4)用于板材试样的持久蠕变试验，其内部的等腰梯形凹槽用于与试样连接固定，其外侧的圆台面用于与所述上部拉杆(1)和下部拉杆(3)的高温端上的开槽连接固定；

所述用于圆柱状台阶试样的夹持垫块(5)用于棒材试样的持久蠕变试验，其内部的双层圆柱凹槽用于与试样连接固定，其外侧的圆台面用于与所述上部拉杆(1)和下部拉杆(3)的高温端上的开槽连接固定；

所述中间连接模块(2)的两端具有圆台形开槽，可通过夹持垫块对两根试样进行连接固定，同时将两根试样进炉作持久蠕变试验；

所述上部拉杆(1)、中间连接模块(2)、下部拉杆(3)、用于薄片状板材试样的夹持垫块(4)和用于圆柱状阶梯试样的夹持垫块(5)的制备包括纤维预制件制备、预制件涂层制备、预制件化学气相渗透处理、先驱体浸渍裂解处理、零件化学气相渗透致密化处理、零件热处理和机械加工。

2.根据权利要求1所述的用于金属持久蠕变试验的碳化硅陶瓷夹具的制备方法，其特征在于：所述上部拉杆(1)与下部拉杆(3)的形状及结构相同，其低温段为圆柱状，其上开有两个圆柱状销钉孔(11)，过渡段为截面积逐渐加大的切边圆台状，高温段为边缘磨成圆角的方柱状，其上开有方形通孔Ⅰ(12)，方形通孔Ⅰ(12)与底面之间开有圆台状开槽Ⅰ(13)以通过夹持垫块挂上试样。

3.根据权利要求1所述的用于金属持久蠕变试验的碳化硅陶瓷夹具的制备方法，其特征在于：所述中间连接模块(2)的外形为正方体，中间开有方形通孔Ⅱ(21)，方形通孔Ⅱ(21)的两底面之间开有圆台状开槽Ⅱ(22)以以通过夹持垫块在一次试验中同时连接两根试样。

4.根据权利要求1所述的用于金属持久蠕变试验的碳化硅陶瓷夹具的制备方法，其特征在于：所述用于薄片状板材试样的夹持垫块(4)为可扣合的左、右两半，其外表面形状与上部拉杆(1)、中间连接模块(2)和下部拉杆(3)上的圆台状开槽相匹配，内部空间为与薄片状板材试样的夹持段形状相匹配的等腰梯形凹槽，用于牢固夹持试样并将其固定在夹具上；

所述用于圆柱状台阶试样的夹持垫块(5)为可扣合的左、右两半，其外表面形状与上部拉杆(1)、中间连接模块(2)和下部拉杆(3)上的圆台状开槽相匹配，内部空间为与圆柱状台阶试样的夹持段形状相匹配的双层圆柱凹槽，用于牢固夹持试样并将其固定在夹具上。

5.根据权利要求1所述的用于金属持久蠕变试验的碳化硅陶瓷夹具的制备方法，其特征在于：纤维预制件制备是以连续的、丝束规格为0.5K的碳化硅纤维为原料，通过三维编制得到纤维预制件，预制件中纤维的体积含量在30％-50％之间，预制件不经过机械加工以保证零件的使用性能。

6.根据权利要求1所述的用于金属持久蠕变试验的碳化硅陶瓷夹具的制备方法，其特征在于：预制件涂层制备中选用甲烷为碳源，氢气为载气，在化学气相沉积炉中对预制件进行碳涂层沉积，沉积温度为1000-1200℃，沉积时间为2小时，气体压力为0.5KPa-2KPa。

7.根据权利要求1所述的用于金属持久蠕变试验的碳化硅陶瓷夹具的制备方法，其特征在于：预制件化学气相渗透处理中以三氯甲基硅烷为碳化硅源，氢气作为载气，高纯氩气为稀释气体对预制件进行化学气相渗透处理，控制H₂与MTS物质的量比为9-12∶1，沉积温度为1000-1200℃，沉积时间为10-40h，气体压力为1KPa-5KPa。