[发明专利]一种不同环境模块间的超高温陶瓷往复热冲击试验装置

说明书

本发明公开了一种不同环境模块间的超高温陶瓷往复热冲击试验装置，属于超高温陶瓷材料的试验设备，它包括上下两个环境模块，第一环境模块(1)与第二环境模块(2)之间由的密封隔热舱门隔离(16)，第一环境模块(1)内设有电机(3)、加热腔(4)，第二环境模块(2)内设有加热腔(15)或液态介质腔(20)。电机(3)与电动控制装置(17)和速度反馈采集装置(18)连接，内部设有抱闸(19)，外部设有隔热层(13)，电机(3)通过承重绳(11)连接曳引轮(12)与导向轮(10)，并连接缓速装置(5)和装有批量试件的支架(6)。本发明的优点是实现了批量试件以可控的速度和姿势在不同环境模块间的往复热冲击过程，能消除抗热冲击性能测试时机械冲击的影响；能保证批量试件抗热冲击试验环境一致性、提高试验结果可靠性。

技术领域

本发明涉及超高温陶瓷热冲击试验领域，具体涉及一种不同环境模块间的超高温陶瓷往复热冲击试验装置。

背景技术

高超声速飞行器是航空航天科技向新的飞行极限进行探索的重要领域。它将对空天一体化的实现产生巨大的推动作用，是航空先进国家近年发展的热门领域。随着空天飞行器机动性和突防能力要求的增加，近年来世界各国都相继开展了高超声速飞行器的研究。而超高温陶瓷材料具有高熔点、高硬度、高导热率、良好的抗氧化性和抗热震性、中等的热膨胀系数等优良的性能，因此非常适合做超声速航天飞行器高温结构材料的使用。但是因陶瓷材料固有的脆性，致使其抗热冲击性能较差，热冲击破坏是造成陶瓷材料破坏的重要原因。以高超声速飞行器的热防护超高温陶瓷材料体系为例，在其整个使役历程中所面临的空域不同、氧氛围不同、不同阶段的速度不同，温度变化幅度大，不同部位热环境差异大，致使其在使役历程中经受多次复杂的热冲击环境。因此，研究超高温陶瓷材料的多次连续热冲击下的抗热冲击性能就显得十分重要和必要。

中国专利文献CN104897503A于2015年9月9日公开了“一种陶瓷材料升温热冲击试验箱的试件导入机构”，该装置包括有导向筒，所述导向筒上部侧边设有安放试件的导向筒开口，导向筒开口的下端设有固定导向筒的连接凸耳，连接凸耳下方侧面有两个正对的转轴支座，两个转轴支座上贯穿有转轴，转轴两端伸出两个转轴支座的外侧，在两个转轴支座之间的转轴上装有挡片，挡片从导向筒侧壁槽口伸入导向筒内，靠近连接凸耳侧的转轴伸出端装有配重吊杆，配重吊杆悬端设置有配重，与配重吊杆相对的转轴另一伸出端装有拨片，导向筒顶端设有悬丝。该专利申请实现了能构建与加热炉隔离的常温腔室，避免试件受到高温辐射；还能使试件避免机械冲击，且能同时进行多个试件的抗升温热冲击性能实验。但是，采用上述试件导入机构进行热冲击试验时存在以下问题：

1、由于该导入机构需要与试验箱的炉壁一起构成试件初始环境，而炉壁有主动冷却系统，保持温度为常温，因此试件的初始环境为室温，仅能进入一个高温环境热冲击完成单次升温热冲击，实现的热冲击环境单一。

2、试件进入加热炉内是采用自由落体的方式下落，不能有效控制试件的速度，无法考虑不同进入速度对陶瓷材料热冲击的影响，且自由落体试件无法控制试件以各种不同姿势切换，从而得不到不同姿势对陶瓷材料热冲击的影响。

3、虽然能同时进行多个试件的实验，但是由于导入机构结构复杂，且加热炉腔室空间有限，能一次容纳试件数目仍有限，完成一次实验需要多次重新加载试验环境，不能保证试验环境的一致性从而消除试验环境差异带来的影响，使得表征结果精度较低。

所以该专利实现的热冲击环境单一，在试验过程中会引入一些不可控的影响因素，导致热冲击实验结果不能准确地表征陶瓷材料的抗热冲击性能。

技术术语：

超高温陶瓷(UHTCs：Ultra High Temperature Ceramics)是指能在1800℃以上温度下使用的陶瓷材料。

高超声速飞行器是指飞行速度超过5倍音速的飞机、导弹、炮弹之类的有翼或无翼飞行器，具有突防成功率高的特点。

发明内容