[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

说明书

本发明是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，该夹具包括上部拉杆、中间连接模块、下部拉杆、用于薄片状板材试样的夹持垫块和用于圆柱状阶梯试样的夹持垫块；制作碳化硅陶瓷夹具各部件的工艺流程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(CVI)处理、先驱体浸渍裂解(PIP)处理、零件化学气相渗透(CVI)致密化处理、零件热处理和机械加工等步骤；该碳化硅陶瓷夹具具有优秀的耐烧蚀、抗热裂和抗氧化性能，质量轻巧，同轴度高，使用寿命长，在外形尺寸和结构形式上可与现有持久试验机和高温炉妥善配合，可以为1500摄氏度以上的超高温持久蠕变性能试验提供硬件保障。

技术领域

本发明是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，属于材料力学性能测试技术领域。

背景技术

金属材料在一定温度和应力作用下会产生蠕变现象，随着新型发动机对高温金属材料的工作温度要求越来越高，材料的蠕变现象也越来越不可忽视，研究材料的蠕变现象对于需要在高温下长期工作的锅炉、内燃机、燃气涡轮、核反应堆等装置的设计工作开展具有很重要的意义。

开展金属材料的持久蠕变试验，需要依靠加热装置为试样提供长时间的稳定高温环境。研发新一代可在1500摄氏度以上超高温环境中使用的持久蠕变试验用碳化硅陶瓷夹具，可以为持久蠕变试验工作的深入探索提供帮助。

发明内容

本发明正是针对现有技术状况而设计提供了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，其目的是开发一种可在1500摄氏度以上超高温环境中使用的持久蠕变试验用碳化硅陶瓷夹具，使该夹具具有优秀的耐烧蚀、抗热裂和抗氧化性能，在外形尺寸和结构形式上可与现有持久试验机和高温炉妥善配合。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该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。

在一种实施中，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Ⅰ12，方形通孔Ⅰ12与底面之间开有圆台状开槽Ⅰ13以通过夹持垫块挂上试样。

在一种实施中，所述中间连接模块2的外形为正方体，中间开有方形通孔Ⅱ21，方形通孔Ⅱ21的两底面之间开有圆台状开槽Ⅱ22以以通过夹持垫块在一次试验中同时连接两根试样。

在一种实施中，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；