[发明专利]一种测试导体材料超高温拉伸性能的夹具及夹持方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超高温拉伸夹具及夹持方法，属于机械装夹技术领域。

背景技术

随着航空航天技术的发展，对飞行器的速度要求越来越高，高超声速飞行器成为未来发展的趋势之一。高超声速飞行器在飞行过程中，表面和大气产生剧烈的摩擦，产生严重的气动热，热防护系统成为飞行器的关键子系统。测试热防护材料在超高温环境下的力学性能对于热防护系统的设计具有重要作用。

目前，对材料的加热方式主要有通电加热、辐射加热和感应加热。通电加热具有升温速率快、操作简单和试验效率高等优点。夹具设计成为采用通电加热测试导体材料在超高温环境下的力学性能的难点之一。公开号为CN104931342A、公开日为2015年09月23日的发明专利申请公开了“一种多功能高温拉伸夹具”，授权公告号为CN102288482B、授权公告日为2013年08月14日的发明专利公开了“一种高温拉伸夹具”，授权公告号为CN203365237U、授权公告日为2013年12月25日的实用新型专利公开了一种“万能试验机高温拉伸夹具”，授权公告号为CN202267628U、授权公告日为2012年06月06日的实用新型专利公开了一种“整管高温拉伸夹具”，授权公告号为CN203148774U、授权公告日为2013年08月21日的实用新型专利公开了一种“板状试样高温拉伸夹具”。

郑芳等在《Gleeble 3800热模拟试验机在宝钢的典型应用与功能开发》中介绍的Gleeble热模拟实验机的夹具，此夹具在模拟焊接方面功能较为齐全，但是导热性差，冷却速度太慢，且主要用于金属材料力学性能的研究。 陈栋在《万能试验机高温拉伸装置的改造升级》中，对常温下的拉伸夹具进行改进，以满足高温环境下的测试需求。此文献中的夹具冷却效果较差，需要在夹具上部分增加隔热板。夹具冷却效率较低。

以上发明和文献中的夹具主要针对金属材料高温环境下的拉伸测试，包括板材和管材等，温度大多在1000℃以下，且有些夹具冷却效率较低，无法满足超高温（≥1800℃）环境下的材料力学性能测试要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于通电加热的、测试导体材料在超高温环境下拉伸力学性能的夹具及夹持方法。

本发明设计了一种能够水冷的用于通电加热的高温拉伸夹具及夹持方法，主要用于测试耐超高温的材料(碳/碳复合材料、超高温陶瓷等)在超高温（≥1800℃）环境下的拉伸力学性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种测试导体材料超高温拉伸性能的夹具，包括上水冷夹头、上拉伸接头、下水冷夹头及下连杆；

所述的上水冷夹头和下水冷夹头结构及尺寸相同，并均包括水冷夹头体、四根水冷管及四个圆弧形垫块；所述的上拉伸接头包括第一螺钉、第一绝缘垫、第一连接头、第一绝缘套、第二绝缘垫、第一垫圈、第一销钉、第一连接块、第二螺钉、第二垫圈、第二连接头、第二销钉及第二连接块；所述的下连杆包括轴连接套、第二绝缘套、第三绝缘套、金属定位盘及第三垫圈；所述的第一连接头与力学试验机的上拉杆通过第一螺钉连接，所述的第一螺钉插入第一连接头上端的中心孔内，第一螺钉与第一连接头的中心孔之间通过第一绝缘套绝缘，第一螺钉的头端与第一连接头之间通过第二绝缘垫绝缘，第一连接头通过第一绝缘垫与所述的上拉杆绝缘；所述的第一连接块设置在第一连接头下端设有的凹槽内，第一连接块通过第一销钉与第一连接头连接，第一连接块可绕第一销钉相对于第一连接头转动；第一连接块的下端与第二连接头的上端通过第二螺钉连接，所述的第二连接块设置在第二连接头下端设有的凹槽内，第二连接块与第二连接头通过第二销钉连接，第二连接块可绕第二销钉相对于第二连接头转动；第二连接块下端设有螺纹柱，所述的水冷夹头体两相对端的一端中部设有内螺纹孔，水冷夹头体两相对端的另一端设有安装孔，上拉伸接头通过第二连接块的螺纹柱与上水冷夹头的水冷夹头体的内螺纹孔连接；水冷夹头体内设有环形密闭腔室，水冷夹头体四周固定有与所述的环形密闭腔室相通的四根水冷管；所述的试样与水冷夹头体的安装孔之间通过四个圆弧形垫块夹持；所述的金属定位盘的上端设置在轴连接套下端设有的凹槽内，金属定位盘与轴连接套可拆卸连接，金属定位盘与轴连接套之间通过第二绝缘套绝缘，金属定位盘的上端中部和下端中部分别设有上连接螺杆和下连接螺杆，金属定位盘的下连接螺杆与力学试验机连接，金属定位盘的上连接螺杆与下水冷夹头的内螺纹孔连接。

一种实现测试导体材料超高温拉伸性能的夹持方法，所述的方法步骤如下：