[发明专利]一种金属薄片蠕变性能测试的鼓胀试验装置

说明书

本发明公开了一种金属薄片蠕变性能测试的鼓胀试验装置，包括机架、装夹机构、温控炉、压力加载机构、变形测量机构和计算机，机架上设置有温控炉，温控炉内设置有装夹机构，装夹机构用于装夹测试试片，压力加载机构通过介质对测试试片施加膨胀压力，变形测量机构设置于测试试片的上方，温控炉、压力加载机构与变形测量机构分别与计算机电连接。本发明的试验装置可以测试试片在高温下的力学性能，试验温度均匀，便于操作，同时成本低且安全性好。

技术领域

本发明涉及鼓胀试验的技术领域，特别是涉及一种金属薄片蠕变性能测试的鼓胀试验装置。

背景技术

在航天航空、核电、石油化工等领域中，高温、高压、辐照等条件下使用的承压设备或者其他金属构件会随着服役时间的增加而逐渐发生材质劣化及损伤，材料的力学性能逐渐退化，可导致承压设备或其他金属构件发生失效，引发安全事故，造成重大经济损失。为及时了解材料力学性能的退化程度，传统的解决方法是在役设备上截取一定量的材料加工成标准试样后进行性能测试，虽然结果比较准确可靠，但这种方法试样尺寸较大，所需截取材料较多，容易对设备造成破坏，在很多场合无法应用。采用压痕等无损测试方法虽然可以避免对设备完整性的破坏，但其力学性能的测试项目和测试结果均有明显的局限性，无法得到完整的力学性能曲线，也无法在较高的温度下使用，故对材料在高温下的力学性能，如蠕变特性、持久强度等不能给出准确全面的定量数据。

为解决在役设备材料高温下力学性能测试的关键问题，20世纪80年代初提出了一种微试片试验方法，即小冲孔试验方法，可以测试材料高温下的一些力学性能，在屈服强度、抗拉强度、韧脆转变温度、蠕变特性及断裂韧性测试等方面取得了一定的研究结果，但这种方法也存在明显的不足之处，即无法保持对测试试片稳定加载，再加上摩擦力、对中误差、冲杆本身变形等因素影响，很难从理论上建立理想的材料性能和力-位移曲线的联系，需要进行多次反复测试，测试得到的高温蠕变特性、持久强度等结果，还主要依赖于建立与传统试验方法的经验关联关系，导致不同的研究者得出的经验关联公式也不尽相同，实际应用受到限制。

综上所述，如何进行有限次数的微型试片测试，就能精确获知已损伤材料在高温条件下的力学性能，进而得到可靠的剩余寿命，是高温构件安全运行和可靠延寿的关键，也已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属薄片蠕变性能测试的鼓胀试验装置，以解决上述现有技术存在的问题，使在高温环境中对测试试片的力学性能测试便于操作且实验数据可靠。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种金属薄片蠕变性能测试的鼓胀试验装置，包括机架、装夹机构、温控炉、压力加载机构、变形测量机构和计算机，所述机架上设置有所述温控炉，所述温控炉内设置有所述装夹机构，所述装夹机构用于装夹测试试片，所述压力加载机构通过介质对所述测试试片施加膨胀压力，所述变形测量机构设置于所述测试试片的上方，所述温控炉、所述压力加载机构与所述变形测量机构分别与所述计算机电连接。

优选的，所述机架包括底座、支撑柱、立柱和横梁，所述底座的两侧对称设置有有一对所述立柱、中部设置有一所述支撑柱，所述立柱高于所述支撑柱，所述横梁连接于两个所述立柱的顶端，所述支撑柱上螺纹连接有所述装夹机构。

优选的，所述装夹机构包括支撑环、夹持压环和稳定压环，所述夹持压环的上端套设所述稳定压环、下端套设支撑环，且所述夹持压环的下端与所述支撑柱螺纹连接，所述支撑环与所述夹持压环之间设置有所述测试试片。

优选的，所述夹持压环的上下两端均设置有一凹槽，两个凹槽通过一上小下大的阶梯孔连通，所述稳定压环下口也设置有一凹槽，所述稳定压环的侧壁与所述夹持压环的侧壁通过螺栓连接，所述支撑环的上方设置有一加压槽，所述测试试片放置或者焊接于所述支撑环的上端面上。