一种用于超高温蠕变试验的试样形变测量装置的制作方法

1.本实用新型涉及金属材料高温蠕变试验检测领域，具体的涉及一种用于超高温蠕变试验的试样形变测量装置。


背景技术：

2.随着航空航天技术的迅猛发展和跨越式进步，航天飞行器成为近年来许多国家航空航天部门重点发展的对象，而高温结构材料是航天飞行器上各种热端部件的关键材料，先进航空航天器更依赖于高性能超高温材料的研究开发。
3.超高温材料的性能研究离不开各种检测技术的支持，高温蠕变、持久试验是一种在恒定温度和恒定载荷下测试材料变形及持久寿命的试验。随着新型超高温材料的发展，材料的耐高温性能不断提高，试验测试温度条件也不断提高，常规设备配置的金属高温合金工装已不能满足1100℃以上试验测试要求。需要开发设计耐高温性能更好，高温强度更高的试验工装以满足超高温(1100℃以上)测试需求。
4.目前常规使用的金属材料高温试验工装基本都是dz系列的镍基高温合金，最高适用温度≯1050℃。而在航空材料领域超高温的试验温度普遍在1100℃—1800℃，dz合金在耐高温性能上无法满足现有超高温试验的需求。
5.因此，本领域技术人员亟需一种能够解决现有技术中针对在超高温下进行力学性能检测时存在的试验工装不能达到温度所需的要求的试样形变测量装置。


技术实现要素：

6.针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于：提供一种在超高温环境中进行超高温持久蠕变试验的工装夹具，满足本领域技术人员在超高温条件下进行力学性能检测的试验要求。
7.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：一种用于超高温蠕变试验的试样形变测量装置，包括与高温蠕变持久试验机连接的拉杆，所述拉杆包括上拉杆和下拉杆，试样安装在上拉杆和下拉杆之间，所述试样上连接有变形测量结构，所述变形测量结构包括卡板、卡箍、引出杆、引出杆座、测量计，所述卡箍中间设置有用于安装试样的卡箍孔，所述卡板上设置有用于安装卡箍的卡板孔，所述引出杆的上端安装在卡板上，引出杆的下端安装在引出杆座上，所述测量计安装在引出杆座上。
8.上述的用于超高温蠕变试验的试样形变测量装置，所述试样包括试样体，所述试样体上设置有卡肩，所述卡箍为锥形环结构，所述卡箍包括左卡箍环和右卡箍环，所述左卡箍环包括半圆锥形的卡箍体，所述卡箍体上设置有与卡肩匹配的卡槽，所述卡槽设置在卡箍孔中间位置，所述右卡箍环的结构与左卡箍环的结构相同。
9.上述的用于超高温蠕变试验的试样形变测量装置，所述卡板包括卡板体，所述卡板孔设置在卡板体的中间位置，所述卡板孔呈锥形状，所述卡板体的两侧设置有卡板耳板，所述卡板耳板上设置有耳板孔，所述引出杆安装在耳板孔内。
10.上述的用于超高温蠕变试验的试样形变测量装置，所述引出杆座包括座板体，所述座板体中间位置设置有拉杆槽，所述拉杆卡套在拉杆槽内，所述座板体的两侧设置有座板耳板，所述引出杆和测量计安装在座板耳板上。
11.上述的用于超高温蠕变试验的试样形变测量装置，所述变形测量结构还包括用于引导引出杆座移动方向的导向器，所述导向器包括安装在拉杆上的导轨，安装在拉杆槽处的滚轮轴，以及安装在滚轮轴上的滚轮，所述滚轮在导轨内直线运动。
12.上述的用于超高温蠕变试验的试样形变测量装置，所述变形测量结构还包括用于限定引出杆座位置的收紧器，所述收紧器包括设置在拉杆槽两侧的弹簧轴，以及安装在弹簧轴上的弹簧。
13.上述的用于超高温蠕变试验的试样形变测量装置，变形测量结构包括与试样的上部设置的卡肩连接的上测量结构，以及与试样的下部设置的卡肩连接的下测量结构，所述上测量结构的卡板与下测量结构的卡板平行。
14.上述的用于超高温蠕变试验的试样形变测量装置，所述上拉杆包括与完成试验机连接的拉杆体，设置有拉杆体前端的夹头，所述试样安装在夹头内，所述下拉杆的结构与上拉杆结构相同。
15.上述任一项所述的用于超高温蠕变试验的试样形变测量装置，所述卡板、卡箍、引出杆、引出杆座、导轨、滚轮轴、滚轮、弹簧轴使用高温陶瓷材料制成。
16.本实用新型一种用于超高温蠕变试验的试样形变测量装置的有益效果是：通过对超高温蠕变变形测量装置重新设计并选用耐高温的陶瓷材料进行加工制作，以及对应的拉杆模块也进行相应的适配，可实现超高温蠕变测试的精准变形的测量；通过使用卡箍结构，可以根据不同试样尺寸进行更换形变测量装置整体，增强了工装使用的通用性；通过使用锥形的卡箍和带有锥形卡板孔的卡板进行配合，可以增加卡箍与卡板连接的精密性，使形变测量装置整体安装在试样上，防止暴力硬性连接损坏试样；设计了引出杆的用于锁紧引出杆的收紧器结构，相较于现有技术，可以使引出杆与工装的连接部分更加紧密稳固，也增大了上下引出杆之间的操作空间；通过使用导轨和滚轮组成的导向器，能够确保形变测量装置沿拉杆所确定的移动方向移动，保证试样和形变测量装置运动的一致性。
附图说明
17.图1为本实用新型整体结构示意图；
18.图2为本实用新型拉杆结构示意图；
19.图3为本实用新型卡板结构示意图；
20.图4为本实用新型b-b剖面卡箍剖视结构示意图；
21.图5为本实用新型卡板卡箍连接试样结构示意图；
22.图6为本实用新型上引出杆座结构示意图；
23.图7为本实用新型下引出杆座结构示意图；
24.图8为本实用新型试样结构示意图。
25.附图标记说明：试样10，上拉杆11，下拉杆12，夹头13，卡肩14，拉伸区域15，卡箍1，卡箍孔101，卡箍体102，卡槽103，卡板2，卡板体201，卡板孔202，卡板耳板203，耳板孔204，引出杆3，引出杆座4，座板体401，拉杆槽402，座板耳板403，测量计5，导向器6，导轨601，滚
轮轴602，滚轮603，收紧器7，弹簧轴701，弹簧702。
具体实施方式
26.为使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施方式及附图对本技术方案进行说明。
27.目前常规使用的金属材料高温试验工装基本都是dz系列的镍基高温合金，最高适用温度≯1050℃。而在航空材料领域超高温的试验温度普遍在1100℃—1800℃，dz合金在耐高温性能上无法满足现有超高温试验的需求。因此需要一种能够满足超高温试验的夹装材料，对试样夹取并进行超高温试验。
28.超高温陶瓷是指在高温环境下(2000℃)以及反应气叙中能够保持物理与化学稳定性的一种特殊材料，是具有优良的高温力学性能、高温抗氧化性和抗热震性的陶瓷基复合材料。超高温陶瓷主要是由高熔点硼化物与碳化物组成，主要包括硼化铪(hfb2)、硼化错(zrb2)碳化铪(hrc)、碳化错(zrc)碳化钽(tac)等。硼化物、碳化物超高温陶瓷的熔点均超过3000℃，具有优良的热化学稳定性和优异的物理性能，包括高弹性模量、高硬度低饱和蒸汽压适中的热膨胀率和良好抗热震性能等，并且能在高温下保持很高的强度，是一种非常有前途超高温陶瓷材料，已受到国际材料界极大的关注。
29.因此，本技术方案使用超高温陶瓷制取所需要的夹装装置，用以满足试验要求，本技术方案中的各部件相对独立，使用接卸连接的方式进行组合，因此便于使用陶瓷制品。
30.如图1-8所示，一种用于超高温蠕变试验的试样形变测量装置，包括与高温蠕变持久试验机连接的拉杆，拉杆包括上拉杆11和下拉杆12，试样10安装在上拉杆和下拉杆之间，拉杆的前端设置有用于夹装试样的夹头13。
31.试样包括试样体，试样体呈圆柱形，试样体的两端安装在夹头内，试样体上设置有卡肩14，卡肩设置在试样体与夹头连接处的内侧，卡肩设置在试样的非拉伸区域，如此可不影响拉伸区域15的形变，变形测量结构安装在试样设置有卡肩的位置。
32.变形测量结构包括卡箍1、卡板2、引出杆3、引出杆座4、测量计5、导向器6、收紧器7。
33.卡箍中间设置有用于安装试样的卡箍孔101，卡箍为锥形环结构，卡箍的两个底面夹角一个为钝角，一个为锐角，剖面结构呈等腰梯形，卡箍包括左卡箍环和右卡箍环，右卡箍环的结构与左卡箍环的结构相同，左卡箍环包括半圆锥形的卡箍体102，卡箍体上设置有与卡肩匹配的卡槽103，卡槽的形状以及所具有的角度均与卡肩相同，卡槽设置在卡箍孔中间位置，卡肩安装在卡槽内，左卡箍环和右卡箍环对接，将试样夹住。
34.卡板包括卡板体201，卡板体的中间位置设置有用于安装卡箍的卡板孔202，卡板孔呈锥形状，锥形环结构的卡箍与锥形状的卡板孔相匹配，可以使两者的连接更加的紧密稳固，确保抱紧试样，卡板体的两侧设置有卡板耳板203，卡板耳板上设置有耳板孔204，引出杆的上端安装在耳板孔内。
35.引出杆的下端与引出杆座连接，引出杆座包括座板体401，座板体中间位置设置有拉杆槽402，拉杆卡套在拉杆槽内，座板体的两侧设置有座板耳板403，上下引出杆的座板耳板的结构略有不同，上引出杆的座板耳板是测量计的压板，下引出杆的座板耳板用于安装测量计，引出杆和测量计安装在座板耳板上。
36.导向器用于引导引出杆座的移动方向，导向器包括安装在拉杆上的导轨601，安装在拉杆槽处的滚轮轴602，以及安装在滚轮轴上的滚轮603，滚轮在导轨内直线运动。
37.收紧器用于限定引出杆座与拉杆的相对位置，收紧器包括设置在拉杆槽两侧的弹簧轴701，以及安装在弹簧轴上的弹簧702。
38.测量计使用光栅尺。
39.卡板、卡箍、引出杆等在敢问中使用的部件，使用高温陶瓷材料制成，引出杆座、导轨、滚轮轴、滚轮、弹簧轴中的部分部件根据与高温的使用情况，可以使用高温陶瓷材料制成，也可以不使用高温陶瓷。
40.具体的，试样包括上部的上卡肩和下部的下卡肩，变形测量结构包括与试样的上卡肩连接的上变形测量结构和下变形测量结构，上变形测量结构包括上卡箍和上卡板，上卡板的卡板耳板上连接有上引出杆，上引出杆的下端连接有上引出杆座，下变形测量结构包括与试样的下卡肩连接的下卡箍和下卡板，下卡板的卡板耳板上连接有下引出杆，下引出杆的下端连接有下引出杆座，为了便于安装，上卡板的耳板孔设置在左侧，下卡板的耳板孔设置在右侧，此处左右两侧，以上下卡板的相对位置为准，且下耳板的卡板耳板的左侧设置有耳板缺口，耳板缺口的位置便于上引出杆穿过下卡板，避免阻碍引出杆移动。
41.导轨安装在下拉缸上，试样安装在夹头上，夹头采用吊挂的形式，利于超高温试验环境下试样的拆卸，将卡箍中部卡槽对准试样的下部卡肩，卡紧，将卡箍对准卡板孔卡紧，使下变形测量装置整体安装在试样上，上变形测量装置使用同样的方式连接在试样上。
42.安装好之后，上引出杆的滚轮卡在导轨上，将弹簧安装在弹簧轴上，使得滚轮紧靠导轨且移动顺畅。
43.将光栅尺安装在下引出杆座上，并调节好上引出杆座的高度，配合整套形变测量装置可以实现超高温蠕变试验的精准变形测量。
44.上述实施例只是为了说明本实用新型的结构构思和特点，其目的在于让本领域内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限定本实用新型的保护范围。凡是根据本

技术实现要素：
的实质所做出的等效变化或修饰，都应该涵盖在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于超高温蠕变试验的试样形变测量装置，包括与高温蠕变持久试验机连接的拉杆，所述拉杆包括上拉杆和下拉杆，试样安装在上拉杆和下拉杆之间，其特征在于：所述试样上连接有变形测量结构，所述变形测量结构包括卡板、卡箍、引出杆、引出杆座、测量计，所述卡箍中间设置有用于安装试样的卡箍孔，所述卡板上设置有用于安装卡箍的卡板孔，所述引出杆的上端安装在卡板上，引出杆的下端安装在引出杆座上，所述测量计安装在引出杆座上。2.根据权利要求1所述的用于超高温蠕变试验的试样形变测量装置，其特征是：所述试样包括试样体，所述试样体上设置有卡肩，所述卡箍为锥形环结构，所述卡箍包括左卡箍环和右卡箍环，所述左卡箍环包括半圆锥形的卡箍体，所述卡箍体上设置有与卡肩匹配的卡槽，所述卡槽设置在卡箍孔中间位置，所述右卡箍环的结构与左卡箍环的结构相同。3.根据权利要求2所述的用于超高温蠕变试验的试样形变测量装置，其特征是：所述卡板包括卡板体，所述卡板孔设置在卡板体的中间位置，所述卡板孔呈锥形状，所述卡板体的两侧设置有卡板耳板，所述卡板耳板上设置有耳板孔，所述引出杆安装在耳板孔内。4.根据权利要求3所述的用于超高温蠕变试验的试样形变测量装置，其特征是：所述引出杆座包括座板体，所述座板体中间位置设置有拉杆槽，所述拉杆卡套在拉杆槽内，所述座板体的两侧设置有座板耳板，所述引出杆和测量计安装在座板耳板上。5.根据权利要求4所述的用于超高温蠕变试验的试样形变测量装置，其特征是：所述变形测量结构还包括用于引导引出杆座移动方向的导向器，所述导向器包括安装在拉杆上的导轨，安装在拉杆槽处的滚轮轴，以及安装在滚轮轴上的滚轮，所述滚轮在导轨内直线运动。6.根据权利要求5所述的用于超高温蠕变试验的试样形变测量装置，其特征是：所述变形测量结构还包括用于收紧引出杆座位置的收紧器，所述收紧器包括设置在拉杆槽两侧的弹簧轴，以及安装在弹簧轴上的弹簧。7.根据权利要求6所述的用于超高温蠕变试验的试样形变测量装置，其特征是：变形测量结构包括与试样的上部设置的卡肩连接的上测量结构，以及与试样的下部设置的卡肩连接的下测量结构，所述上测量结构的卡板与下测量结构的卡板平行。8.根据权利要求1所述的用于超高温蠕变试验的试样形变测量装置，其特征是：所述上拉杆包括与完成试验机连接的拉杆体，设置有拉杆体前端的夹头，所述试样安装在夹头内，所述下拉杆的结构与上拉杆结构相同。9.根据权利要求1-8任一项所述的用于超高温蠕变试验的试样形变测量装置，其特征是：所述卡板、卡箍、引出杆、引出杆座、导轨、滚轮轴、滚轮、弹簧轴使用高温陶瓷材料制成。

技术总结
本实用新型涉及金属材料高温蠕变试验检测领域，具体的涉及一种用于超高温蠕变试验的试样形变测量装置，包括与高温蠕变持久试验机连接的拉杆，所述拉杆包括上拉杆和下拉杆，试样安装在上拉杆和下拉杆之间，所述试样上连接有变形测量结构，所述变形测量结构包括卡板、卡箍、引出杆、引出杆座、测量计，所述卡箍中间设置有用于安装试样的卡箍孔，所述卡板上设置有用于安装卡箍的卡板孔，所述引出杆的上端安装在卡板上，引出杆的下端安装在引出杆座上，所述测量计安装在引出杆座上，通过对超高温蠕变变形测量装置重新设计并选用耐高温的陶瓷材料进行加工制作，以及对应的拉杆模块也进行相应的适配，可实现超高温蠕变测试的精准变形的测量。的测量。的测量。


技术研发人员：臧昊良 崔文明 李铸铁 彭本震 张凯 梁锡炳 徐淑美 单连涛 张瑞
受保护的技术使用者：国合通用（青岛）测试评价有限公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/10/20