[发明专利]一种薄膜材料粘结性能试验装置

说明书

一种薄膜材料粘结性能试验装置，包括加热腔(1)和流道腔(2)，加热腔(1)和流道腔(2)串联，水平布置，加热腔(1)和流道腔(2)之间装有高温高压快速阀门(3)。加热腔(1)由储气室(4)和发热体(6)构成，加热腔(1)的内腔为储气室(4)，发热体(6)两端与储气室连接，储气室(4)通过管路与气源系统(5)连接。流道腔(2)中有试件固定架(7)，试件(8)通过槽孔与试件固定架(7)连接，流道腔(2)设置气流出口(9)，排放冲刷完的气体。本发明可实现薄膜材料气体冲刷环境下的多面热冲击和速度冲击，实现的冲击温度、速度范围广，在一次冲刷过程中可以布置多个试验件，显著提高效率。

技术领域

本发明涉及一种薄膜材料粘结性能试验装置。

背景技术

薄膜材料因其能量穿透性好，高温下具有良好的化学及物理稳定性等优点，在高温和一定流速等环境条件下仍能正常使用。目前的研究表明，薄膜材料在太阳电池、核燃料方面具有许多应用，是最有可能满足脉冲核能释放的方式之一。但是因为薄膜材料本身固有的抗热冲击性能较差，与基材粘结性能不高，对于应用于脉冲核反应堆的薄膜材料，在使用中往往因遭受剧烈的热冲击、气体冲刷而发生损坏。因此，耐冲刷、抗冲击性能是薄膜材料粘结性能的主要评价指标。目前关于薄膜材料耐冲刷、抗热冲击性能的研究工作大多以定性实验为主，其中真空鼓包、硬物划痕是确定其粘结性能最为常见的试验方法。但是，薄膜材料作为脉冲反应堆燃料，在实际使用过程中，经历气体的冲刷、温度的快速升高-稳定-下降等过程，脉冲性冲刷和热冲击特点显著。目前的研究手段和试验方法不能满足对薄膜材料实际使用过程中耐冲刷、抗热冲击性能的研究需求。因此，开展对薄膜材料气体冲刷、热冲击破坏模式为代表的粘结性能研究十分必要。此外，传统薄膜材料耐冲刷、抗热冲击性能试验中，一般单次考核的试件少，对薄膜材料耐冲刷、抗热冲击为主的粘结性能的研究和评价方法受到限制。

发明内容

针对现有技术中存在的试验定量数据不足的问题，本发明提供一种薄膜材料粘结性能的试验装置。本发明能够用于薄膜材料的多面气体冲刷、不同温度的热冲击试验，可同时对多个试件进行试验。

本发明包括加热腔和流道腔，加热腔和流道腔串联，水平布置。加热腔和流道腔之间设置有高温高压快速阀门。加热腔内腔为储气室，储气室通过管路与气源系统连接。加热腔中设置有发热体，发热体两端与储气室连接。试件固定架插入流道腔中，试件固定架比流道腔稍短，试件通过槽孔与试验固定架连接。流道腔后端开有出口，冲刷冲击试验完毕后，通过此出口排放气体。

本发明控制系统分别与气源系统、加热系统、过滤系统和测量系统连接，实现对气源系统、加热系统、过滤系统和测量系统的控制。

本发明装置工作时，打开气源管路，将加热腔和流道腔各管路中的空气排出，营造设计的惰性气体环境。关闭高温高压快速阀门，使加热腔内腔的储气室装满惰性气体，达到需要的压力后关闭气源的阀门。发热体接通电源，对储气室内的气体加热，将加热腔加热到热冲击试验目标温度和目标压力。打开高温高压快速阀门，将加热腔中的惰性气体以目标速度和目标温度冲击试件。冲刷冲击过程完成后，停止加热，冷却后将试件取出，通过流道腔的出口排出气体。

所述的高温高压快速阀门耐温不小于200摄氏度，耐压达到MPa级，开关时间为毫秒级，采用电动旋转执行方式。

所述的发热体为高温合金电阻发热体。

所述的试件为薄膜，厚度为微米到毫米之间。

本发明可开展薄膜材料气体冲刷环境下的多面热冲击和速度冲击试验，实现的冲击温度、速度范围广，在一次冲刷过程中可以布置多个试验件，显著提高效率。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图；

图2为流道腔与试件固定架组合示意图；

图3为本发明装置组成框图；