[发明专利]一种高通量高温蠕变测试应变的测量装置

说明书

本发明属于力学测试技术领域，公开了一种高通量高温蠕变测试应变的测量装置，用于高通量蠕变试验机上蠕变试样的测量；包括非接触式视频引伸计和高温弧形反射屏，通过高温弧形反射屏将所有的蠕变试样全部等比例汇聚于非接触式视频引伸计的镜头视野中，实现非接触式视频引伸计同时进行多个蠕变试样的应变测量。本发明巧妙地通过高温反射屏形成独特的多个试样应变成像方式，相比于接触式引伸计测量，操作简便，流程简单，不仅节省成本同时也能提升测试效率。在此基础上，对高温反射屏的基体材料和反射膜制备技术进行优化，实现了高温环境下的反射屏制备，提升了反射屏基体的耐热变形能力，解决了高温下反射膜受热失效、变形的问题。

技术领域

本发明属于力学测试技术领域，具体的说，是涉及一种高通量高温蠕变测试应变的测量装置。

背景技术

高温蠕变试验（温度通常在30℃-1200℃）对于评估工程部件的结构完整性至关重要，大多数蠕变试验致力于获得材料的稳态蠕变响应，即使用单轴实验获得临界蠕变参数。根据美国材料与试验协会(ASTM)的规定，每项测试需要至少10个样品，并且这些测试中的每一个都可能持续很长时间(几个月~几年)。目前常规的高温蠕变试验仅能满足单个样品的测试需求，高昂的测试和时间成本使高温蠕变试验成为基于大数据分析的材料研究成为主要瓶颈。随着核能的快速发展，在辐射环境下的高温蠕变测试需求急剧增多，受限于辐射实验室的空间限制，高通量蠕变试验机的开发迫在眉睫。

高通量试验机可以通过独特的悬臂加载，实现单台试验机同时测试多个试样的多个“应力-应变率”曲线，但是存在的问题在于由于试样较多，间距较小，没有足够的空间配备多个非接触式视频引伸计，因此单个试样的应力应变曲线无法单独获得。目前常用的方案有两种：1、采用机械位移代替应变测量，这种方案测得的应变准确度不高，不适合小试样的测试；2、采用引伸计单独测量每个试样的应变数据，此方案需要给每个试样上配备接触式高温引伸计，成本较高，由于每个试验周期很长，导致测试设备的时间成本极为高昂。

发明内容

本发明旨在提供了一种高通量高温蠕变测试应变的测量装置，能够采用一套非接触式视频引伸计同时进行多个蠕变试样的应变测量，更准确快速得到高温下高通量蠕变试样的应变值，成本较低，操作方便。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

根据本发明的一个方面，提供了一种高通量高温蠕变测试应变的测量装置，用于高通量蠕变试验机上蠕变试样的测量；包括非接触式视频引伸计和高温弧形反射屏，通过所述高温弧形反射屏将所有的所述蠕变试样全部等比例汇聚于所述非接触式视频引伸计的镜头视野中，实现所述非接触式视频引伸计同时进行多个所述蠕变试样的应变测量；

所述高温弧形反射屏位于所述蠕变试样的后方，所述高温弧形反射屏与所述蠕变试样的标距段和所述非接触式视频引伸计的正中水平；所述高温弧形反射屏与所述蠕变试样的距离，以所述蠕变试样均容纳于所述非接触式视频引伸计的镜头视野中为准；

所述高温弧形反射屏包括基体，所述基体的弧形表面镀制有反光膜；所述基体采用石英玻璃-氧化铝梯度功能材料制备，所述反光膜采用ZrO₂和SiO₂交替沉积得到。

进一步地，所述非接触式视频引伸计按照其镜头的焦距固定在所述蠕变试样的前方，所述非接触式视频引伸计的镜头正中心与所述蠕变试样的标距段正中心水平。

优选地，位于最边侧的两个所述蠕变试样的竖中线均位于所述非接触式视频引伸计的镜头视野边线。

优选地，所述高温弧形反射屏的弧形表面直径设置为8~10L，其中L为所述非接触式视频引伸计的镜头焦距。

进一步地，所述石英玻璃-氧化铝梯度功能材料为石英玻璃和氧化铝成分连续梯度变化的复合材料；由所述高温弧形反射屏的边侧向中间位置，其基体中氧化铝的含量逐渐变低。