在航空航天、能源電力、石油化工等領(lǐng)域,許多關(guān)鍵金屬構(gòu)件(如渦輪葉片、鍋爐管道、緊固件)需要在高溫下長期工作,并承受巨大的應(yīng)力。在這種條件下,材料的力學(xué)性能會(huì)發(fā)生怎樣的變化?它會(huì)不會(huì)在看似安全的載荷下,經(jīng)過數(shù)年甚至數(shù)十年后突然發(fā)生斷裂?要回答這些問題,就需要借助一種能夠模擬這種長期服役狀態(tài)的試驗(yàn)設(shè)備——
電子式高溫蠕變持久試驗(yàn)機(jī)。
什么是蠕變與持久強(qiáng)度?
蠕變(Creep):指材料在恒定溫度和恒定應(yīng)力作用下,隨時(shí)間緩慢發(fā)生塑性變形的現(xiàn)象。即使應(yīng)力低于材料的屈服強(qiáng)度,蠕變也可能發(fā)生。
持久強(qiáng)度(StressRupture):指材料在恒定溫度和恒定應(yīng)力下,直至發(fā)生斷裂所持續(xù)的時(shí)間。它反映了材料在高溫長期載荷下的抗斷裂能力。
工作原理與關(guān)鍵指標(biāo)
電子式高溫蠕變持久試驗(yàn)機(jī)通過模擬材料在高溫和恒定應(yīng)力下的長期服役狀態(tài),來測定其蠕變和持久性能。其核心工作流程如下:
試樣裝夾:將標(biāo)準(zhǔn)試樣(通常為圓棒狀)裝夾在試驗(yàn)機(jī)的上下夾具之間。
升溫與保溫:啟動(dòng)高溫爐,將試樣加熱到設(shè)定的試驗(yàn)溫度(如600℃、800℃、1000℃),并保持溫度穩(wěn)定。
施加應(yīng)力:通過伺服電機(jī)和精密加載系統(tǒng),對試樣施加恒定的拉伸載荷。
數(shù)據(jù)采集:在試驗(yàn)過程中,通過引伸計(jì)等高精度傳感器,連續(xù)測量試樣的變形量,并記錄試驗(yàn)時(shí)間。
結(jié)果分析:根據(jù)采集到的數(shù)據(jù),可以繪制出蠕變曲線(應(yīng)變-時(shí)間曲線),并計(jì)算出穩(wěn)定蠕變速率、蠕變極限、持久斷裂時(shí)間、持久強(qiáng)度等關(guān)鍵指標(biāo)。
主要應(yīng)用場景
電子式高溫蠕變持久試驗(yàn)機(jī)廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域:
航空航天:評估渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、燃燒室等關(guān)鍵部件所用高溫合金的蠕變和持久性能。
能源電力:測試鍋爐、汽輪機(jī)、核電設(shè)備等高溫高壓部件所用鋼材的長期可靠性。
石油化工:研究高溫高壓反應(yīng)器、管道等裝置所用材料的蠕變壽命。
材料研發(fā)與質(zhì)檢:為新材料的研發(fā)和現(xiàn)有產(chǎn)品的質(zhì)量控制提供數(shù)據(jù)支持。
標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范
高溫蠕變持久試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)和測試通常遵循以下標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范:
試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn):GB/T2039-1997《金屬拉伸蠕變及持久試驗(yàn)方法》,HB5151-1996《金屬高溫拉伸蠕變試驗(yàn)方法》,HB5150-1996《金屬高溫拉伸持久試驗(yàn)方法》等。
計(jì)量檢定規(guī)程:JJG276-2009《高溫蠕變、持久強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)》,用于確保試驗(yàn)機(jī)的力值、變形測量等性能符合計(jì)量要求。
