[发明专利]一种陶瓷基复合材料结构件的热疲劳试验系统

摘要

本申请公开了一种陶瓷基复合材料结构件的热疲劳试验系统，包括热辐射件，高频感应加热炉，所述高频感应加热炉包括围绕所述热辐射件设置的感应加热铜管，工业冷水机，空气压缩机，PLC控制器，测温装置，全场应变仪。通过本发明的技术方案，能够利用高频感应加热间接给陶瓷基复合材料结构件加热，自动控制试验过程中的加热速度、保温温度、冷却时间。

主权项

1.一种陶瓷基复合材料结构件的热疲劳试验方法，其特征在于，采用陶瓷基复合材料结构件的热疲劳试验系统，所述陶瓷基复合材料结构件的热疲劳试验系统包括：‑与所述陶瓷基复合材料结构件平行间隔设置并固定连接的热辐射件，所述陶瓷基复合材料结构件具有固定端和试验端，所述热辐射件具有固定端和热辐射端，所述热辐射端各处的厚度基本相等；‑用于加热所述热辐射件的高频感应加热炉，所述高频感应加热炉包括围绕所述热辐射件设置的感应加热铜管，所述感应加热铜管为外径8mm，管壁厚1.5mm的紫铜铜管，所述感应加热铜管具有入口和出口；‑用于冷却所述感应加热铜管的工业冷水机，所述工业冷水机的入水口和出水口分别与所述感应加热铜管的出口和入口连接；‑用于冷却所述陶瓷基复合材料结构件的空气压缩机，所述空气压缩机包含至少一个吹气管；‑PLC控制器，包括与所述高频感应加热炉电连接的加热模块、与所述工业冷水机电连接的第一冷却模块、与所述空气压缩机关联的第二冷却模块以及测温模块；‑与所述测温模块电连接的测温装置，包括通过高温无机胶固定连接于所述陶瓷基复合材料结构件的S型热电偶以及测量所述热辐射件的温度的红外测温仪；‑用于测量所述陶瓷基复合材料结构件的应变的全场应变仪；陶瓷基复合材料结构件的热疲劳试验方法具体包括如下步骤：a.将所述陶瓷基复合材料结构件的试验端与热辐射件的各处厚度基本相等的热辐射端平行间隔设置，并将所述陶瓷基复合材料结构件的固定端与所述热辐射件的固定端固定连接；所述热辐射件与所述陶瓷基复合材料结构件之间的距离为2mm‑5mm，b.将高频感应加热炉的感应加热铜管围绕所述陶瓷基复合材料结构件的试验端和所述热辐射件的热辐射端设置；所述感应加热铜管与所述热辐射件之间的距离为5mm‑15mm，所述热辐射件的厚度为1mm‑3mm；c.将工业冷水机的入水口和出水口分别与所述感应加热铜管的出口和入口连接，将空气压缩机的至少一个吹气管正对所述陶瓷基复合材料结构件的试验端设置；d.开启空气压缩机和所述工业冷水机，所述工业冷水机中冷却水的压力大于0.6MPa，流量大于0.6L/min，温度小于45℃；待所述工业冷水机运行5‑7分钟，以及所述空气压缩机的工作气压达到0.7MPa后，开启所述高频感应加热炉开始加热，直到所述陶瓷基复合材料结构件达到第一温度460‑490℃；e.通过PLC控制器控制所述第一温度的保温时间为45秒；f.所述PLC控制器根据实时监测到的红外测温仪的温度，控制所述高频感应加热炉加热，加热时间为20秒，加热速率20‑22℃/s，直到所述陶瓷基复合材料结构件达到第二温度850‑920℃；g.通过所述PLC控制器控制所述第二温度的保温时间为45秒；h.所述PLC控制器根据实时监测到的所述红外测温仪的温度，通过控制电磁阀来控制所述空气压缩机冷却所述陶瓷基复合材料结构件，冷却时间为20秒，冷却速率20‑22℃/s，直至所述陶瓷基复合材料结构件的温度降到所述第一温度；i.重复e‑h步骤，当所述陶瓷基复合材料结构件出现10mm以上宏观裂纹或剥落，终止试验；或经过1000次循环后，所述陶瓷基复合材料结构件没有出现10mm以上宏观裂纹或剥落，终止试验；j.通过全场应变仪测量所述陶瓷基复合材料结构件的应变。