[发明专利]一种温度-应力耦合时效处理装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种温度‑应力耦合时效处理装置及其使用方法，该装置包括基本框架结构、应力牵引结构、应力加载控制结构和温度加载控制结构；基本框架结构包括底座、下底板、支撑板和立柱，立柱的下端与下底板螺纹连接，上端与支撑板滑动连接，立柱上螺纹连接有大螺母；应力牵引结构包括下螺杆固定板、上螺杆固定板以及螺杆，螺杆的上端与上螺杆固定板螺纹连接，下端与下螺杆固定板滑动连接，螺杆下端螺纹连接有小螺母；应力加载控制用于对拉伸试样进行恒拉应力加载；温度加载控制结构用于对拉伸试样进行恒温加热。本发明可对需要进行温度‑应力耦合时效的材料进行时效实验，并且可以对温度的高低、应力的大小等影响因素进行调节。

技术领域

本发明涉及一种材料时效处理方法，尤其涉及一种温度-应力耦合时效处理装置及其使用方法。

背景技术

人工时效和应力时效，既是一种材料处理工艺，也是一种材料研究方法，它们能对材料的微观组织和力学性能产生不可忽视的影响。一方面，以铝合金等有色金属为主的材料和零件，在加工成型的过程中会经历时效处理这一道工序，材料基体中析出的弥散第二相，能有效提高材料的强度和硬度等性能指标；另一方面，某些零件在服役条件下会同时受到温度和应力的作用，例如高速精密机床轴承等，通常会用应力时效实验来模拟它的工况条件，从而研究温度和应力对其基体微观组织、精度寿命的影响。

应力时效由于引进了外力场，实验条件需要同时满足温度和应力耦合加载，然而目前还没有专门用于应力时效的实验设备。常用的温控恒温箱仅能提供温度场，可进行人工时效，却难以将应力加载装置放入其中进行应力时效；带恒温箱的电子万能试验机可以同时进行温度-应力加载，但它通常只用于高温拉伸实验，长时间的应力时效实验会损坏试验机；而最满足应力时效条件的高温蠕变试验机，多用于材料的蠕变性能测试，很少用于材料的时效处理实验，而且该设备价值昂贵、占地面积大、实验成本高。

因此，对于材料的应力时效研究，缺乏合适的应力时效装置是目前所面临的问题，如果能设计一种简单方便的应力时效装置，满足温度-应力耦合加载条件，运用于材料的应力时效研究中，非常具有现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种温度-应力耦合时效处理装置及其使用方法，它可以对时效过程中温度的高低、应力的大小等影响因素进行调节控制，满足不同条件下的温度-应力耦合时效实验，以此来研究材料在应力时效过程中的组织变化。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种温度-应力耦合时效处理装置，包括基本框架结构、应力牵引结构、应力加载控制结构和温度加载控制结构；其中，

所述基本框架结构包括底座、安装在所述底座上的下底板以及设置于所述下底板上方的支撑板，所述支撑板与下底板之间通过多个立柱连接，所述立柱的下端与下底板螺纹连接，所述立柱的上端与支撑板滑动连接，所述立柱的上端螺纹连接有用于支撑所述支撑板的大螺母；

所述应力牵引结构包括设置于所述支撑板下方的下螺杆固定板、设置于所述支撑板上方的上螺杆固定板以及连接所述上、下螺杆固定板的多个螺杆，所述螺杆的上端与上螺杆固定板螺纹连接，所述螺杆的下端穿过支撑板与下螺杆固定板滑动连接，所述螺杆的下端螺纹连接有用于支撑所述下螺杆固定板的小螺母；

所述应力加载控制结构安装在支撑板与上螺杆固定板之间，其通过向上顶起上螺杆固定板对安装在下底板与下螺杆固定板之间的拉伸试样进行不同数值的恒拉应力加载并实时显示拉应力数据；

所述温度加载控制结构用于对安装在下底板与下螺杆固定板之间的拉伸试样进行不同数值的恒温加热并实时显示温度数据。

按上述技术方案，所述应力加载控制结构包括安装在支撑板与上螺杆固定板之间的千斤顶、安装在所述千斤顶上的压力传感器以及用于显示压力传感器数值的压力显示器。