本發(fā)明涉及一種材料的高溫性能測(cè)試領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種高效的獲得完整蠕變曲線和顯微組織的試驗(yàn)裝置及其測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

目前隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)能源的需求越來越多，造成環(huán)境的污染也隨之加重，因此提高能源的利用效率、發(fā)展新型能源、減少有害氣體及溫室氣體的排放成為經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要支撐點(diǎn)。在研制新能源的同時(shí)，提高工業(yè)裝置的工作參數(shù)是提高現(xiàn)有能源的使用效率和物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率的最有效手段。因此在火電、核電、石化和煉油等高能耗行業(yè)中都向著高溫、高壓、結(jié)構(gòu)大型化的趨勢(shì)發(fā)展，如何保證相關(guān)設(shè)備在高溫和惡劣環(huán)境中的安全穩(wěn)定運(yùn)行成為重大的研究課題。材料在高溫長(zhǎng)時(shí)間服役，其組織是在慢慢向平衡組織演變的，而組織的變化必然導(dǎo)致材料性能的變化，產(chǎn)生蠕變損傷，最終造成蠕變破壞。因此，為保證高溫結(jié)構(gòu)的完整性，獲得其在服役條件下材料的高溫性能，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)在役高溫結(jié)構(gòu)的剩余壽命，研究高溫結(jié)構(gòu)的蠕變損傷具有重要意義。目前國(guó)內(nèi)有關(guān)高溫蠕變的試驗(yàn)裝置僅能同時(shí)測(cè)試一個(gè)試樣，尤其當(dāng)需要獲得在完整蠕變過程中不同階段試樣的微觀組織時(shí)，需要進(jìn)行重復(fù)的試驗(yàn)，從而花費(fèi)大量時(shí)間。因此，急需設(shè)計(jì)出一套高效的多試樣的蠕變?cè)囼?yàn)裝置，來獲得不同服役條件下材料的蠕變損傷狀態(tài)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高效的獲得完整蠕變曲線和顯微組織的試驗(yàn)裝置及其測(cè)試方法，通過此試驗(yàn)裝置可以同時(shí)將三個(gè)相同的棒狀蠕變?cè)嚇庸潭?，蠕變變形通過最下端的蠕變?cè)嚇舆M(jìn)行測(cè)量，從而獲得了三個(gè)蠕變?cè)嚇拥娜渥冏冃危瑫r(shí)對(duì)其他兩個(gè)蠕變?cè)嚇幽M不同的服役條件，進(jìn)行蠕變微觀損傷分析，可在短時(shí)間獲得不同服役條件的蠕變?cè)嚇?，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、效率高、使用方便靈活等特點(diǎn)。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種高效的獲得完整蠕變曲線和顯微組織的試驗(yàn)裝置，包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的轉(zhuǎn)接頭部件和連接頭部件、由固定組件和測(cè)量組件構(gòu)成的兩組變形測(cè)量組件以及主軸組件，轉(zhuǎn)接頭部件與連接頭部件分別連接三個(gè)相同的蠕變棒狀試樣；

所述的轉(zhuǎn)接頭部件其兩端為螺紋連接軸，上端外螺紋與上端主軸連接，下端內(nèi)螺紋與蠕變?cè)嚇右欢说耐饴菁y連接；

所述的連接頭部件中心有貫穿的連接孔，孔壁設(shè)置有螺紋，上端與蠕變?cè)嚇右欢说耐饴菁y連接，下端與蠕變?cè)嚇恿硪欢说耐饴菁y連接；

所述的第一固定組件(即固定組件A30)由上卡環(huán)和上引伸桿組成，上卡環(huán)固定在最下端蠕變?cè)嚇拥纳贤古_(tái)，上引伸桿與上卡環(huán)緊固連接并沿豎直方向向下延伸；

所述的第二固定組件(即固定組件A40)由下卡環(huán)和下引伸桿組成，下卡環(huán)固定在最下端蠕變?cè)嚇拥南峦古_(tái)上，下引伸桿與下卡環(huán)緊固連接并沿豎直方向向下延伸；

所述的第一測(cè)量組件(即測(cè)量組件B30)由上托架、兩個(gè)調(diào)整桿、兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的沉溝球軸承、兩個(gè)彈簧架和兩個(gè)彈簧構(gòu)成；上托架與上引伸桿通過螺釘連接，上托架設(shè)有軸向的與調(diào)整桿配合的通孔，通過螺釘固定調(diào)整桿的高度，彈簧架穿過上托架并與彈簧相連，深溝球軸承放置在靠近導(dǎo)軌的上托架上，與導(dǎo)軌接觸；

所述的第二測(cè)量組件(即測(cè)量組件B40)由下托架、兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的沉溝球軸承、兩個(gè)彈簧架和兩個(gè)彈簧構(gòu)成；下托架與下引伸桿通過螺釘連接，下托架設(shè)有與上托架的調(diào)整桿位置對(duì)應(yīng)的通孔，通過螺釘將引伸計(jì)固定在下托架的通孔和上托架的調(diào)整桿之間，彈簧架穿過下托架并與彈簧相連，深溝球軸承放置在靠近導(dǎo)軌的下托架上，與導(dǎo)軌接觸；

所述的主軸組件包括連桿、下拉桿、導(dǎo)軌、外螺紋以及與圓孔，連桿頂端設(shè)置有外螺紋，下拉桿與連桿連接，下拉桿兩側(cè)設(shè)置有導(dǎo)軌，下拉桿底端貫穿設(shè)置有與底端平行的圓孔。

上述的試驗(yàn)裝置的測(cè)試方法：

首先，將上轉(zhuǎn)接頭部件通過外螺紋與試驗(yàn)機(jī)頂端連接，將下轉(zhuǎn)接頭部件通過外螺紋依次與連桿、下拉桿、導(dǎo)軌通過圓孔連接在試驗(yàn)機(jī)器下端，然后將蠕變?cè)嚇庸潭ㄔ谏舷罗D(zhuǎn)接頭上，中間的蠕變?cè)嚇优c最下端的蠕變?cè)嚇油ㄟ^連接頭連接；

其次，通過卡環(huán)將上引伸桿固定在最下端的蠕變?cè)嚇拥纳贤古_(tái)上，同理下引伸桿以同樣的方式固定在最下端的蠕變?cè)嚇拥南峦古_(tái)上；

再次，將兩個(gè)相同的沉溝球軸承分別放置于上托架和下托架，并與導(dǎo)軌接觸，再將兩個(gè)相同的彈簧架內(nèi)嵌在上托架和下托架上；同樣，另一組軸對(duì)稱的變形測(cè)量組件以同樣的方式安裝；

最后，用兩對(duì)結(jié)構(gòu)相同的彈簧分別將上托架的兩個(gè)彈簧架與下托架的兩個(gè)彈簧架固定起來，然后在下托架安裝試驗(yàn)所用的引伸計(jì)，并用螺釘固定，可通過調(diào)整桿的高度改變引伸計(jì)測(cè)量范圍，在載荷作用下，蠕變?cè)嚇与S著載荷變化而變形，深溝球軸承在相應(yīng)導(dǎo)軌上滑動(dòng)。

與現(xiàn)有的高溫蠕變?cè)囼?yàn)機(jī)相比，本發(fā)明的有益效果是：

高效的三試樣串聯(lián)獲得完整蠕變曲線的試驗(yàn)裝置，既大大節(jié)省了時(shí)間成本，又節(jié)約了經(jīng)濟(jì)，在獲得完整蠕變曲線的基礎(chǔ)上也得到了不同服役時(shí)間的蠕變損傷狀態(tài)的試樣。

附圖說明

圖1是本發(fā)明試驗(yàn)裝置的立體圖；

圖2是圖1所示試驗(yàn)裝置的轉(zhuǎn)接頭部件立體圖；

圖3是圖1所示試驗(yàn)裝置的連接頭部件立體圖；

圖4是圖1中所示試驗(yàn)裝置的主軸組件的立體圖；

圖5是圖1中所示試驗(yàn)裝置的蠕變?cè)嚇拥牧Ⅲw圖；

圖6-1是圖1中所示試驗(yàn)裝置的固定組件的立體圖；

圖6-2是圖1中所示試驗(yàn)裝置的變形測(cè)量組件的立體圖；

圖7是成都遠(yuǎn)恒精密測(cè)控技術(shù)有限公司生產(chǎn)的引伸計(jì)的立體圖；

圖8是利用本發(fā)明獲得的完整蠕變曲線；

圖9是本發(fā)明試驗(yàn)獲得的蠕變?cè)嚇拥奈⒂^組織照片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步描述：

一種高效的獲得完整蠕變曲線和顯微組織的試驗(yàn)裝置，包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的轉(zhuǎn)接頭部件10和連接頭部件60、由固定組件A30和測(cè)量組件B30構(gòu)成的變形測(cè)量組件30、由固定組件A40和測(cè)量組件B40構(gòu)成的變形測(cè)量組件40以及主軸組件50，轉(zhuǎn)接頭部件與連接頭部件分別連接三個(gè)相同的蠕變棒狀試樣20；

所述的轉(zhuǎn)接頭部件其兩端為螺紋連接軸，上端外螺紋12與上端主軸連接，下端內(nèi)螺紋11與蠕變?cè)嚇右欢说耐饴菁y21連接；

所述的連接頭部件中心有貫穿的連接孔，孔壁設(shè)置有螺紋，上端與蠕變?cè)嚇右欢说耐饴菁y連接，下端與蠕變?cè)嚇恿硪欢说耐饴菁y連接；

所述的固定組件A30由上卡環(huán)A31和上引伸桿A32組成，上卡環(huán)固定在最下端蠕變?cè)嚇拥纳贤古_(tái)22-1，上引伸桿A32與上卡環(huán)A31緊固連接并沿豎直方向向下延伸；

所述的固定組件A40由下卡環(huán)A41和下引伸桿A42組成，下卡環(huán)A41固定在最下端蠕變?cè)嚇拥南峦古_(tái)22-2上，下引伸桿A42與下卡環(huán)A41緊固連接并沿豎直方向向下延伸；

所述的測(cè)量組件B30由上托架B31、兩個(gè)調(diào)整桿B33、兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的沉溝球軸承B34、兩個(gè)彈簧架B35和兩個(gè)彈簧B36構(gòu)成；上托架B31與上引伸桿A32通過螺釘B32連接，上托架B31設(shè)有與調(diào)整桿B33配合的通孔B38，通過螺釘B39固定調(diào)整桿B33的高度，彈簧架B35穿過上托架并與彈簧相連，深溝球軸承B34放置在靠近導(dǎo)軌53的上托架B31上，與導(dǎo)軌53接觸；

所述的測(cè)量組件B40由下托架B41、兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的沉溝球軸承B43、兩個(gè)彈簧架B44和兩個(gè)彈簧B45構(gòu)成；下托架B41與下引伸桿A42通過螺釘B46連接，下托架B41設(shè)有與上托架的調(diào)整桿位置對(duì)應(yīng)的通孔B42，通過螺釘B48將引伸計(jì)71固定在下托架的通孔和上托架的調(diào)整桿之間，彈簧架B44穿過下托架并與彈簧相連，深溝球軸承B43放置在靠近導(dǎo)軌53的下托架B41上，與導(dǎo)軌53接觸；

所述的主軸組件50包括連桿51、下拉桿52、導(dǎo)軌53、外螺紋54以及與圓孔55，連桿頂端設(shè)置有外螺紋，下拉桿與連桿連接，下拉桿兩側(cè)設(shè)置有導(dǎo)軌，下拉桿底端貫穿設(shè)置有與底端平行的圓孔。

上述的試驗(yàn)裝置的測(cè)試方法：

首先，將上轉(zhuǎn)接頭部件10通過外螺紋12與試驗(yàn)機(jī)頂端連接，將下轉(zhuǎn)接頭部件10通過外螺紋54依次與連桿51、下拉桿52、導(dǎo)軌53通過圓孔55連接在試驗(yàn)機(jī)器下端，然后將蠕變?cè)嚇庸潭ㄔ谏舷罗D(zhuǎn)接頭上，中間的蠕變?cè)嚇优c最下端的蠕變?cè)嚇油ㄟ^連接頭連接；

其次，通過卡環(huán)A31將上引伸桿A32固定在最下端的蠕變?cè)嚇拥纳贤古_(tái)22上，同理下引伸桿A33以同樣的方式固定在最下端的蠕變?cè)嚇拥南峦古_(tái)22上；

再次，將兩個(gè)相同的沉溝球軸承分別放置于上托架B31和下托架B32，并與導(dǎo)軌53接觸，再將兩個(gè)相同的彈簧架內(nèi)嵌在上托架B31和下托架B32上；同樣，另一組軸對(duì)稱的變形測(cè)量組件40以同樣的方式安裝；

最后，用兩對(duì)結(jié)構(gòu)相同的彈簧分別將上托架的兩個(gè)彈簧架與下托架的兩個(gè)彈簧架固定起來，然后在下托架的通孔和上托架的調(diào)整桿之間安裝試驗(yàn)所用的引伸計(jì)，并用螺釘固定，可通過調(diào)整桿的高度改變引伸計(jì)測(cè)量范圍，在載荷作用下，蠕變?cè)嚇与S著載荷變化而變形，深溝球軸承在相應(yīng)導(dǎo)軌53上滑動(dòng)。

本試驗(yàn)裝置裝夾試樣后與長(zhǎng)春機(jī)械科學(xué)研究院RDJ50蠕變?cè)O(shè)備連接，進(jìn)行三試樣串聯(lián)的高溫蠕變?cè)囼?yàn)時(shí)，蠕變?cè)嚇釉谠囼?yàn)恒定載荷作用下，可記錄試驗(yàn)過程中最下端的蠕變?cè)嚇虞d荷線位移隨時(shí)間變化曲線，由于三個(gè)蠕變?cè)嚇拥某叽缤耆嗤?，所受載荷一致，因此中間的蠕變?cè)嚇雍妥钌隙说娜渥冊(cè)嚇拥娜渥兦€與最下端的蠕變?cè)嚇右粯?，從而來研究高溫蠕變?cè)嚇拥娜渥兾⒂^組織損傷行為，并預(yù)測(cè)高溫部件的壽命。圖8給出了由該試驗(yàn)裝置獲得的完整蠕變曲線，圖9給出了由該試驗(yàn)裝置獲得的微觀組織。

與現(xiàn)有的高溫蠕變?cè)囼?yàn)機(jī)相比，本發(fā)明高效的三試樣串聯(lián)獲得完整蠕變曲線的試驗(yàn)裝置，既大大節(jié)省了時(shí)間成本，又節(jié)約了經(jīng)濟(jì)，在利用最下端試樣獲得完整蠕變曲線的基礎(chǔ)上，在測(cè)試過程中對(duì)中間和上端試樣模擬不同服役條件，得到了不同服役時(shí)間的蠕變損傷狀態(tài)的試樣。

以上對(duì)本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡(jiǎn)單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。