[发明专利]一种用于低温复合材料热膨胀系数的测试装置及方法

权利要求书

1.一种用于低温复合材料热膨胀系数的测试装置，其特征在于，包括低温箱(1)、固定件(2)、滑座(3)和试样夹具(4)，样品(5)与试样夹具(4)内侧连接，试样夹具(4)外侧与滑座(3)连接，滑座(3)以能够在固定件(2)滑动的方式与固定件(2)连接，固定件(2)两端固定在低温箱(1)内侧，低温箱(1)外侧与杜瓦罐连接，低温箱(1)包括位移测量装置(101)，通过读取滑座(3)在位移测量装置(101)上指示的数据进而计算样品(5)的热膨胀系数。

2.根据权利要求1所述的一种用于低温复合材料热膨胀系数的测试装置，其特征在于，所述低温箱(1)包括上盖(103)、下盖(104)和可视窗口(102)，上盖(103)设置在低温箱(1)的上侧，下盖(104)设置在低温箱(1)的下侧，可视窗口(102)分别设置在低温箱(1)的前后侧，上盖(103)包括凹槽(9)，位移测量装置(101)底部设置在凹槽(9)内侧。

3.根据权利要求2所述的一种用于低温复合材料热膨胀系数的测试装置，其特征在于，所述固定件(2)包括支撑座(21)和导柱(22)，支撑座(21)分别设置在上盖(103)下侧、下盖(104)上侧，导柱(22)设置在支撑座(21)之间，用于为滑座(3)提供支撑。

4.根据权利要求3所述的一种用于低温复合材料热膨胀系数的测试装置，其特征在于，所述滑座(3)包括滑块(31)、指针(32)和直线轴承(33)，滑块(31)内侧壁与直线轴承(33)外侧壁连接，直线轴承(33)内侧壁与导柱(22)外侧壁连接，滑块(31)前后两侧分别与试样夹具(4)连接，指针(32)通过凹槽(9)设置在滑块(31)外侧。

5.根据权利要求4所述的一种用于低温复合材料热膨胀系数的测试装置，其特征在于，所述滑块(31)包括上滑块(311)和下滑块(312)，上滑块(311)设置在导柱(22)靠近上盖(103)的一端，上滑块(311)上侧通过弹簧(34)与支撑座(21)连接，弹簧(34)用于使上滑块(311)在导柱(22)外侧壁匀速移动，下滑块(312)设置在导柱(22)靠近下盖(104)的一端。

6.根据权利要求5所述的一种用于低温复合材料热膨胀系数的测试装置，其特征在于，所述试样夹具(4)包括夹具一板(43)和夹具二板(44)，夹具二板(44)一侧与滑块(31)连接，夹具二板(44)另一侧通过螺栓(8)与夹具一板(43)连接。

7.根据权利要求6所述的一种用于低温复合材料热膨胀系数的测试装置，其特征在于，所述夹具一板(43)包括第一侧面(431)，夹具二板(44)包括第二侧面(441)，第一侧面(431)与第二侧面(441)接触，第一侧面(431)和第二侧面(441)均设置条形波纹(7)，样品(5)设置在条形波纹(7)之间，用于防止夹持样品(5)时打滑。

8.根据权利要求3所述的一种用于低温复合材料热膨胀系数的测试装置，其特征在于，所述固定件(2)能够通过螺栓(8)与低温箱(1)连接，或固定件(2)能够通过耐低温粘合剂与低温箱(1)粘接。

9.一种用于低温复合材料热膨胀系数的测试方法，其特征在于，所述测试方法使用如权利要求1-8中任一项所述的一种用于低温复合材料热膨胀系数的测试装置，所述方法包括如下步骤：

步骤一、将两块同等规格尺寸的样品(5)分别通过试样夹具(4)固定在滑块(31)上，并保证两块样品(5)在试样夹具(4)上夹持的待测区域相同；

步骤二、通过滑块(31)对样品(5)施加预紧力，待滑块(31)静止后，读取并记录各个指针(32)位移长度L1、L2、L3和L4；

步骤三、调节杜瓦罐阀门并通入液氮，直至液氮完全淹没样品(5)，待滑块(31)再次静止后，再次读取并记录各个指针(32)此时的位移长度L5、L6、L7和L8；

步骤四、通过液氮前后指针(32)位移变化，计算样品(5)的热膨胀系数α。

10.根据权利要求9所述的一种用于低温复合材料热膨胀系数的测试方法，其特征在于，所述步骤四中，将样品(5)原始长度记为L0，低温箱(1)初始温度记为t0，低温箱(1)通入液氮后传感器所测温度记为t1，则热膨胀系数α＝[(L1+L3-L2-L4-L5-L6+L7+L8)]/[2L0(t1-t0)]。