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1、1、试验技术与试验机997年第37卷第34期·综述.热/力模拟试验技术与试验机的发展机械工业部长春试脸机研究所贾宗平摘要,本文阐述了热/力模拟试验技术与试验机的发展时材料与结构试验包括拉伸试验(高低、辐照材料拉伸、短时快速拉伸试验及高速拉伸试验)、硬度试验(高温拉伸低温硬、、、、、度小负荷维氏和显微硬度试验)蠕变试验(高温蠕变松弛放射性介质中蠕变低温压缩松弛、高低温拉扭蠕变试验)、疲劳试验(程序/随机控制试验、高温蠕变疲劳、高/低周疲、,。劳试验)实物和大型结构试验的影响以及开发相应试验机的难点和特点一、
2、引言拉伸试验数据是力学性能中最基本的数据,是材料生产和产品设计的主要依据。随着科学技术和工业生产的迅速发,,、、、大量研究与试验表明拉伸过程中的展在航空航天能源交通机械建筑海洋、一,应力应力应变曲线和强化机理都与温度工程和核反应堆等领域材料与结构要在。,和应变速率有直接关系(见图1)极为苛刻和复杂的条件下服役材料的发展将成为科技进步的决定因素。为此,开发长率伸n、了、(N/rn和使用材料必须试验分析其内在因素(化学成分、组织状态、冶金质量、残余应力)和外在条件(负荷、加荷速率、温度、环境介质、表面状态)对
3、材料与结构的力学性能、工艺特性、寿命和可靠性的影响规律,这是试验技术与试验机的发展趋势和基础。,通常工程设计的力学性能数据是以一002603bo46乙丽。遇度(℃)、常规试样试验取得的。然而,仅按单一参数图l低碳钢应力伸长率与温度关系曲线,数据的累加或迭加不能确切地反应材料、为此我们开发了微机控制电子万能、,试验机液压万能试验机系列和高低温装结构或产品的环境和使用条件必须不断,、,置可以实现负荷变形的高精度闭环控研究开发热/力模拟试验技术诸如检测强,,度、温度、时间、蠕变、疲劳、断裂、腐蚀、复制保证试验条
4、件相同精确比较力学性能。,。和断裂转变温度负荷范围5~IOookN合应力等参数的新型试验仪器和装置,,,速度范围1200000温度范围高温可达下面以我们开发的仪器为主线加以阐,。。3000℃低温为一269℃述,二、拉伸1高低温拉伸试验试验技术、任月1997年第37卷第34期试验技术与试验机一一核..技术应用材料在辐照条件下工作,因此必须在远距离下自动操作自动进行高温材料试验。解决高温真空加热温度为1300’C,负荷、位移正确传递·试样(尤其是薄管试)可,.样靠夹持装夹与拆卸方便精确测试负荷、变形、温度等参
5、数一系列难点。我们绘制的高温应力一应变曲线不仅得,到国外有关资料证实而且精确测出我国2图微机控制电子万能试验机。应用的辐照材料数据(见图4),为适应高温拉伸试验尤其是检测材料的韧性和脆性,我们开发了多种类型高温加热炉。对开式高温炉采用高纯氧化铝,,烧结炉管加热方式为2段或3段式工作,。温度为300一1000℃均热带50一10omm、高温真空(充气)炉系列由加热炉真空(充气)系统、高温夹头、高温引伸计组成。温度2。范围00~2500C(见图3)0.一.~—-一布蔺—图4不锈钢—6州,(温度下的拉仲曲线伸长3
6、.高温短时快速拉伸试验航天飞行器壳体与发动机构件处于快速加热和加荷状态,几秒钟内达到工作温度。而在高温下的材料强度依温度、应力、加荷速率和持续时间不同有极大差异。短时拉伸试验是在均匀温度场中以恒定应变速率拉断。通常,加热速率5~)0C‘,图32泉高温拉伸真空炉200C,/s或,更高需要解决快速升温精确、、为适应航天超导磁浮列车低温材料控温和测量变形等技术关键。我们开发,试验而开发的低温冷却装置温度范围。150℃和3000‘C两种型式,采用过渡夹头,,~一196C特殊要求可达一269℃温度波,直接通电与局部
7、辐射加热相结合的方法IC。动士达到快速升温和均热带的要求。温度测量,为提高温度控制精度采用微机控温。。.采用细偶丝焊接和光电比色高温计变形装置高温应用可控硅零触发电路低温则测量采用陶瓷卡爪和非接触式激光尧电引用独创电路,0.3%。发生误差士高精度装,、、,.。伸计其后者还要解决试样标记真空蒸置还可编程通讯误差士01%、。,、着热辐射干扰等多项难点此外我们还按试样和试验要求开发,4.高温拉伸试验了多种特定结构和加热装置广泛应用于。金属和非金属材料的力学性能与拉伸各部门,10002.辐照材料高温拉伸试验速度密
8、切相关当经受%大伸长则产生高应变速率硬化的超塑性现象。尤其是1、试验技术与试验机997年第37卷第34期.,2每秒数米或数百米的速度影响更大会明高温小负荷维氏和显微硬度试验·显降低材料的韧性。我们研制的负荷我们研制的小负荷维氏硬度计试验.,·12,,025一3kgfokN拉伸速度达40m/s的试验机采用负荷试样直接通电加热温‘·火药爆炸冲击式。而气一液加荷式(见图5)度范围为300~1200C加热速率50~,。。0℃、则在。一
