[发明专利]一种高温合金材料用脉冲电流辅助高温拉伸的装置和方法

说明书

本发明公开了一种高温合金材料用脉冲电流辅助高温拉伸的装置和方法，包括电子万能试验机、脉冲电源、挂式拉伸夹具；电子万能试验机包括上横梁和下横梁，上横梁与下横梁平行设置，挂式拉伸夹具两端分别与上横梁和下横梁可拆卸连接，脉冲电源与挂式拉伸夹具电性连接，挂式拉伸夹具上套设有加热炉，挂式拉伸夹具上设置有冷却水循环装置，冷却水循环装置位于加热炉上方。本发明拆装简便、安全性高、绝缘性好、功能全面、可连续使用。

技术领域

本发明涉及脉冲电流辅助热成形技术领域，特别是涉及一种高温合金材料用脉冲电流辅助高温拉伸的装置和方法。

背景技术

随着航空航天科技飞速发展，其对装备性能的要求也越来越高。高温合金材料以其比强度高、抗氧化性和抗冲击性能优异而广泛应用于航空航天领域，但这类材料强度高、塑性成形能力差，传统的热成形工艺难以满足新一代装备的技术要求。1963年Troitskii和Likhtman在研究锌单晶单轴拉伸时发现，电子束沿滑移系方向照射能降低材料的流动应力、增加延伸率。由此发现电致塑性效应，即金属等材料在施加电流后塑性提高、变形抗力下降的现象。通过在传统塑性成形工艺的基础上施加脉冲电流的电致塑性成形工艺，能显著改善材料的成形性能。

为了进一步研究电致塑性效应对材料力学性能的影响，有必要进行常温、高温和脉冲电流辅助下的力学性能测试，对其应力应变曲线进行分析，计算并比较材料在各实验条件下的屈服强度、抗拉强度、断裂延伸率等性能参数，以此为基础进一步研究材料在脉冲电流辅助下的电致塑性成形工艺。此外，对比分析脉冲电流辅助高温拉伸试验和等温条件下的高温拉伸试验可以解耦脉冲电流辅助热成形工艺的热效应和电塑性效应，对于进一步理解电致塑性效应对机械性能的影响有十分重大的意义。

然而，现有的脉冲电流辅助拉伸装置主要集中于室温力学性能检测，用于高温条件下脉冲电流辅助的拉伸装置较少且存在不足。中国专利201721212466公开了一种脉冲电流辅助蠕变时效的装置，包括脉冲电流发射器和试验机；待蠕变的试样的两端分别通过夹具与所述试验机的上下的拉伸杆连接；所述试样的两端还分别固定有一个导电电极，所述脉冲电流发射器和两个所述导电电极之间分别通过耐高温的导电线连接，所述导电电极的一端与所述试样直接连接，另一端与导电线连接，试验机上设有高温炉；试样上设有用于实时监测试验温度的测温装置和用于监测试样变形的引伸杆。该实用新型的装置过于繁琐，不便于安装；其次拉伸试样安装及更换过程不够简便，当需要使用高温炉辅助拉伸试验时，需要等到夹具冷却到一定温度才能取下并更换试样，进行大批量的拉伸试验或者较高温度的拉伸试验时将耗费大量的时间，而且频繁的升温和降温会在一定程度上影响装置的使用寿命；更为关键的一点，该装置在进行较高温度的试验时，没有冷却或隔热装置，存在损伤试验机的风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种拆装简便、安全性高、绝缘性好、功能全面、可连续使用的用于高温合金材料脉冲电流辅助高温拉伸的装置和方法，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种高温合金材料用脉冲电流辅助高温拉伸的装置和方法，包括电子万能试验机、脉冲电源、挂式拉伸夹具；所述电子万能试验机包括上横梁和下横梁，所述上横梁与所述下横梁平行设置，所述挂式拉伸夹具两端分别与所述上横梁和所述下横梁可拆卸连接，所述脉冲电源与所述挂式拉伸夹具电性连接，所述挂式拉伸夹具上套设有加热炉，所述挂式拉伸夹具上设置有冷却水循环装置，所述冷却水循环装置位于所述加热炉上方。

优选的，所述挂式拉伸夹具包括第一夹具和第二夹具，所述下横梁顶端和所述上横梁底端均固定连接有连接管，所述第一夹具、所述第二夹具通过所述连接管分别与所述上横梁、所述下横梁可拆卸连接，所述第一夹具和所述第二夹具对应设置，所述第一夹具和所述第二夹具均与所述脉冲电源电性连接，所述冷却水循环装置位于所述第一夹具顶端。