高温环境中的金属试样疲劳裂纹扩展速率检测装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113567277A(43)申请公布日2021.10.29(21)申请号202110820490.X(22)申请日2021.07.20(71)申请人浙江工业大学地址310014浙江省杭州市拱墅区潮王路18号(72)发明人张林张万亮周成双张凯宇(74)专利代理机构杭州浙科专利事务所(普通合伙)33213代理人孙孟辉(51)Int.Cl.G01N3/36(2006.01)G01N3/18(2006.01)G01N3/10(2006.01)G01N3/06(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图5页(54)发明名称高温环境中的金属试样疲劳裂纹扩展速率检测装置(57)摘要本发明公开了一种高温环境中试样疲劳裂纹扩展速率检测装置，包括底座，设于底座上的机架，设于机架上的上端和下端开口的炉子；所述炉子的横截面呈圆环形，炉子包括与机架左部固定连接的左炉体，与左炉体外边缘固定连接的竖向转轴，与竖向转轴转动连接的右炉体。本发明具有稳定性好，可靠性高的特点。CN113567277ACN113567277A权利要求书1/2页1.一种高温环境中试样疲劳裂纹扩展速率检测装置，其特征是，包括底座(1)，设于底座上的机架(2)，设于机架上的上端和下端开口的炉子(3)；所述炉子的横截面呈圆环形，炉子包括与机架左部固定连接的左炉体(31)，与左炉体外边缘固定连接的竖向转轴(32)，与竖向转轴转动连接的右炉体(33)；左炉体和右炉体的内侧壁上分别设有螺旋状上升的左凹槽和右凹槽，左凹槽和右凹槽中均设有加热丝(34)，设于左炉体上的左连接板(311)和设于右炉体上的右连接板(331)可拆卸连接；机架上设有上拉伸杆(21)，底座中设有液压油缸(11)，液压油缸的伸缩杆与位于底座上方的下拉伸杆(12)连接，位于炉子中的试样(4)的上部和下部分别与上拉伸杆和下拉伸杆固定连接，试样与压力检测机构连接；所述压力检测机构包括水平支撑板(51)，设于水平支撑板左侧的竖向挡板(52)，设于竖向挡板右侧的水平支撑板下表面的竖杆(53)，与竖杆下端转动连接的L形杆(54)，设于L形杆左下方的竖向挡板侧面上的应变片(55)；竖向挡板与应变片固定连接，横向延伸板右端与试样左侧面上部固定连接，竖杆下端与L形杆左上端之间通过纵向转轴(56)连接，L形杆的拐角外侧面上设有弧形缓冲垫(57)，应变片与应变测试仪电连接，弧形缓冲垫右侧的L形杆包括套管(541)和伸入套管中并与套管滑动连接的伸缩杆(542)，L形杆右端与试样左侧面下部转动连接。2.根据权利要求1所述的高温环境中试样疲劳裂纹扩展速率检测装置，其特征是，所述应变片包括基板(101)，位于基板上的过渡缓冲层(102)，位于过渡缓冲层上的绝缘层(103)，位于绝缘层上表面上的功能层(104)和位于功能层上的防护层(105)；基板采用Inconel718高温合金材料制成，过渡缓冲层为金属Zr膜，绝缘层为ZrO+AlN膜。3.根据权利要求1所述的高温环境中试样疲劳裂纹扩展速率检测装置，其特征是，所述功能层为NiMoMnV合金膜，表面防护层为AlN薄膜。4.根据权利要求1所述的高温环境中试样疲劳裂纹扩展速率检测装置，其特征是，应变片的制作过程如下：(4‑1)将基板放到磁控溅射仪的样品台上，使样品正对靶材溅射，溅射室的两个靶座上分别装有99.99％的Zr靶和99,99％的Al靶，打开Zr靶靶盖，关闭Al靶靶盖，先在基板上表面溅射厚度约为200nm‑350nm的Zr膜，得到过渡缓冲层；(4‑2)向溅射室内通入氧气，在Zr膜的上表面通过反应溅射制备ZrO，得到厚度为450nm‑700nm的ZrO膜；停止通入氧气，抽真空，关闭Zr靶靶盖，打开Al靶靶盖，随后向溅射室内通入氮气，在ZrO膜的上表面溅射AlN，得到厚度为300nm‑450nm的AlN膜，ZrO+AlN膜构成绝缘层；(4‑3)关闭靶材直流溅射电源，停止通入氮气，使溅射室内的温度降至30℃‑40℃以下；取出溅射室内的Zr靶材和基板，在基板的上表面覆盖应变花样式的掩模板；将已覆盖掩模板的基板放入磁控溅射仪的样品台上，将NiMoMnV合金靶材安装到靶座上，在掩模板上溅射厚度为900nm‑1100nm的栅状NiMoMnV合金膜；栅状NiMoMnV合金膜包括两个应变花引脚和位于两个变花引脚之间的敏感栅；(4‑4)用设于溅射室中的旋转挡板遮挡两个应变花引脚，用两条导线分别与两个应变花引脚钎焊连接；向溅射室内通入氮气，除引脚部分外在NiMoMnV合金膜上表面溅射AlN，得到厚度为100nm‑150nm的AlN防护膜，取出溅射室内的溅射了Zr膜、ZrO膜、AlN膜、NiMoMnV合金膜和AlN膜的基板，得到制作好的应变片。2CN1