一种陶瓷基复合材料高温氧化试验装置

专利2025-06-02  17


本技术属于陶瓷基复合材料试验领域,具体是涉及到一种陶瓷基复合材料高温氧化试验装置。


背景技术:

1、陶瓷基复合材料因其耐高温性、抗热震性、高温下高强性、高韧性、高硬度、高耐磨性、高化学稳定性、高设计容限、低密度及低热膨胀系数等一系列优异性能,成为了航空航天领域诸多结构件材料的优质选择。

2、作为航空航天领域的关键部位材料,陶瓷基复合材料的高温氧化性能是关乎其服役寿命的重要因素,传统的陶瓷基复合材料高温氧化试验因装置因素一般存在试验周期长、试验控制变量单一、试验环境与实际环境存在偏差等问题,延缓了陶瓷基复合材料的研究速度与进度,增加了研究的难度,因此亟需相应的试验装置,科学的测试陶瓷基复合材料的高温氧化性能,为预测其服役寿命提供依据。


技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是提供一种测试效率高且能一次性试验能模拟多种温度工况的陶瓷基复合材料高温氧化试验装置。

2、本实用新型提供一种陶瓷基复合材料高温氧化试验装置,包括感应加热装置、热源和支架,所述感应加热装置包括感应线圈和电源,所述热源设置在所述感应线圈内,所述支架设置在所述感应线圈轴线上,用于将管状试件置于感应线圈和热源之间。

3、更进一步地,所述支架包括立柱、设置在立柱两端的底座和热源安装板,所述热源安装板和立柱尺寸小于所述管状试件的内径。

4、更进一步地,所述支架还包括设置在立柱上的试件安装板,所述试件安装板位于热源安装板和底座之间,且尺寸大于或等于所述管状试件的外径。

5、更进一步地,所述试件安装板位于所述感应线圈外侧。

6、更进一步地,所述热源长度短于感应线圈和管状试件的长度。

7、更进一步地,所述感应线圈长度短于管状试件的长度。

8、更进一步地,所述热源、管状试件和感应线圈的轴线重合。

9、更进一步地,所述热源为石墨。

10、更进一步地,还包括用于监控管状试件温度的红外热像仪。

11、更进一步地,还包括与红外热像仪和电源连接的控制器。

12、本实用新型的有益效果是,1,通过感应线圈和热源的组合,一方面可以解决高频感应加热不能直接给陶瓷基复合材料结构件直接加热的问题,实现对管状的陶瓷基复合材料进行高温氧化试验,另一方面,管状试件置于感应线圈和热源之间,可以通过调节热源、感应线圈和管状试件的长度占比以及位置,可实现在一次试验中,通过热源对大尺寸管状试件的部分区域进行加热,使其从加热区向外扩散形成温度梯度分布,进而实现对同一管状试件的不同部位进行不同温度的氧化试验,可以通过一次试验得到材料在不同温度下的高温氧化数据,突破了传统高温氧化试验中试验变量单一的限制,极大提高了实验效率,降低了试验成本。

13、2,本实用新型所提供的高温氧化试验装置,对管状试件的尺寸限制少,可选择毫米级、厘米级、分米级甚至米级尺寸的样品进行氧化考核;

14、3,本高温氧化试验装置的试验空间不封闭,一方面可以简化装置结构,降低装置成本,另一方面,不封闭结构使得实验环境始终与大气环境连通,氧化气氛充足,贴合材料的实际应用环境,也更加方便观察和试验操作;

15、4,使用感应加热方法,升温速率快,能迅速达到指定考核温度,减少了试验误差,提高实验效率。



技术特征:

1.一种陶瓷基复合材料高温氧化试验装置,其特征是,包括感应加热装置(1)、热源(2)和支架(3),所述感应加热装置(1)包括感应线圈(11)和电源(12),所述热源(2)设置在所述感应线圈(11)内,所述支架(3)设置在所述感应线圈(11)轴线上,用于将管状试件(6)置于感应线圈(11)和热源(2)之间。

2.如权利要求1所述的陶瓷基复合材料高温氧化试验装置,其特征是,所述支架(3)包括立柱(31)、设置在立柱(31)两端的底座(32)和热源安装板(34),所述热源安装板(34)和立柱(31)尺寸小于所述管状试件(6)的内径。

3.如权利要求2所述的陶瓷基复合材料高温氧化试验装置,其特征是,所述支架(3)还包括设置在立柱(31)上的试件安装板(33),所述试件安装板(33)位于热源安装板(34)和底座(32)之间,且尺寸大于或等于所述管状试件(6)的外径。

4.如权利要求3所述的陶瓷基复合材料高温氧化试验装置,其特征是,所述试件安装板(33)位于所述感应线圈(11)外侧。

5.如权利要求1所述的陶瓷基复合材料高温氧化试验装置,其特征是,所述热源(2)长度短于感应线圈(11)和管状试件(6)的长度。

6.如权利要求5所述的陶瓷基复合材料高温氧化试验装置,其特征是,所述感应线圈(11)长度短于管状试件(6)的长度。

7.如权利要求6所述的陶瓷基复合材料高温氧化试验装置,其特征是,所述热源(2)、管状试件(6)和感应线圈(11)的轴线重合。

8.如权利要求1所述的陶瓷基复合材料高温氧化试验装置,其特征是,所述热源(2)为石墨。

9.如权利要求1-7任一项所述的陶瓷基复合材料高温氧化试验装置,其特征是,还包括用于监控管状试件(6)温度的红外热像仪(4)。

10.如权利要求1-7任一项所述的陶瓷基复合材料高温氧化试验装置,其特征是,还包括与红外热像仪(4)和电源(12)连接的控制器(5)。


技术总结
本技术属于陶瓷基复合材料试验领域,具体是涉及到一种陶瓷基复合材料高温氧化试验装置,包括感应加热装置、热源和支架,所述感应加热装置包括感应线圈和电源,所述热源设置在所述感应线圈内,所述支架设置在所述感应线圈轴线上,用于将管状试件置于感应线圈和热源之间,本技术可实现在一次试验中,通过热源对大尺寸管状试件的部分区域进行加热,使其从加热区向外扩散形成温度梯度分布,进而实现对同一管状试件的不同部位进行不同温度的氧化试验,可以通过一次试验得到材料在不同温度下的高温氧化数据,突破了传统高温氧化试验中试验变量单一的限制,极大提高了实验效率,降低了试验成本。

技术研发人员:余艺平,全文心,王松,李伟
受保护的技术使用者:中国人民解放军国防科技大学
技术研发日:20231024
技术公布日:2024/6/26
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