在高溫蒸汽鍋爐、蒸汽機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、柴油機(jī)等動力機(jī)械和化工煉油設(shè)備及航空發(fā)動機(jī)中，許多零件長期在高溫條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，對于制造這類零件的金屬材料，如果只考慮其溫室下的力學(xué)性能顯然是不行的。首先，高溫下材料的強(qiáng)度隨溫度的升高而降低；其次高溫下材料的強(qiáng)度隨加載時間的延長而降低。例如，蒸汽鍋爐、蒸汽回收器及化工設(shè)備的一些高溫高壓管道，雖然所承受的應(yīng)力小于工作溫度下材料的屈服強(qiáng)度，但在長期使用過程中，會產(chǎn)生緩慢而連續(xù)的塑性形變，使管徑日益增大，甚至最后導(dǎo)致管道破裂。又如20鋼在450攝氏度的短時抗拉強(qiáng)度為330Mpa。若式樣僅承受230Mpa的應(yīng)力，但在該溫度下持續(xù)工作300h左右，也會斷裂，如果將應(yīng)力降至120Mpa左右，持續(xù)10000h還是會斷裂。這一試驗(yàn)結(jié)果表明，鋼的抗拉強(qiáng)度隨載荷持續(xù)時間的延長而降低。

由此可見，對于材料的高溫力學(xué)性能不能簡單的溫室下短時拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線來評定，還需加入溫度和時間兩個因素，研究溫度、應(yīng)力、應(yīng)變與時間的關(guān)系，建立評定材料高溫力學(xué)性能的指標(biāo)——蠕變極限和持久強(qiáng)度。

本試驗(yàn)方案是以GB/T2039-2012標(biāo)準(zhǔn)要求為基礎(chǔ)的，方案中包含拉伸蠕變試驗(yàn)的目標(biāo)，相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，試樣類型及適用與試驗(yàn)應(yīng)用的典型測試設(shè)備。

1、拉伸試驗(yàn)的目標(biāo)

高溫合金是航空發(fā)動機(jī)、火箭發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等高溫?zé)岫瞬考牟豢纱娴牟牧?，在航天、核工程、能源動力、交通運(yùn)輸、石油化工、冶金等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,由于其用途的重要性，對材料的質(zhì)量控制與檢測非常嚴(yán)格。主要測定金屬材料在指定溫度下的蠕變伸長和蠕變斷裂時間

特性參數(shù)是：

蠕變極限是高溫長期載荷作用下材料對塑性變形抗力的指標(biāo)

持久強(qiáng)度是材料在高溫長時載荷作用下抵抗斷裂的能力

2、相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T2039-2012《金屬拉伸蠕變及持久試驗(yàn)方法》

JJG276-2009《高溫蠕變、持久強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)》

GB/T16825.2-2005《拉力蠕變試驗(yàn)機(jī)施加力的檢驗(yàn)》

JB/T9373-1999《拉力蠕變試驗(yàn)機(jī)技術(shù)條件》

GB/2611-2007《試驗(yàn)機(jī)通用技術(shù)要求》

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》

ASTM E139-2003 《Conducting Creep, Creep-Rupture, and Stress-RuptureTests of Metallic Materials

JJG141 工業(yè)用貴金屬熱電偶

JJG351 工業(yè)用廉金屬熱電偶

3、試樣類型：常用的是圓形比例試樣，特殊情況下有矩形及方形或其他形狀橫截面的試樣

4、適用于試驗(yàn)應(yīng)用的典型測試設(shè)備：

CTM系列機(jī)械式高溫蠕變持久試驗(yàn)機(jī)

CTM系列電子式高溫蠕變持久試驗(yàn)機(jī)

4.1試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)配置：主機(jī)+夾具+附件

主機(jī)：機(jī)械式高溫蠕變持久試驗(yàn)機(jī)

機(jī)械式高溫蠕變持久試驗(yàn)機(jī)

主機(jī)：電子式高溫蠕變持久試驗(yàn)機(jī)

電子式高溫蠕變持久試驗(yàn)機(jī)

高溫拉桿夾具

夾具采用優(yōu)質(zhì)高溫材料制造，性能好，使用壽命長；其在高溫高應(yīng)力水平下能長期連續(xù)使用。上下夾具之間更換板材接頭，即可做板材拉伸實(shí)驗(yàn)。

高溫拉桿夾具

標(biāo)準(zhǔn)拉桿及夾具示意

高溫變形測量裝置

a、試樣的變形通過引伸裝置引出高溫爐，變形引伸裝置均采用優(yōu)質(zhì)高溫合金制作，保證在高溫環(huán)境下一定的強(qiáng)度，使得試樣的變形量毫無保留的傳遞出來；

b、采用德國海德漢光柵尺高精密儀器測量；

c、數(shù)據(jù)的采集使用本公司專門為海德漢光柵尺開發(fā)的數(shù)據(jù)采集板，此采集板采集頻率高，且與軟件配合使用，可以對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行自定義的儲存

高溫變形引伸裝置

卡口式+緊固帽=固定高溫變形引伸裝置

德國海德漢光柵尺

附件：高溫爐

可為高溫拉伸試驗(yàn)提供長時間、穩(wěn)定的試驗(yàn)溫度環(huán)境。

4.2試樣的制備儀器： CNC加工中心

機(jī)加工啞鈴型圓形橫截面試樣

應(yīng)用案列

上海寶鋼技術(shù)研究院

北京航空材料研究院

成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）公司

西安航空發(fā)動機(jī)（集團(tuán)）有限公司

南方航空工業(yè)公司

陜西飛機(jī)工業(yè)公司

北方重工集團(tuán)有限公司

西安國電熱工研究院

貴州安吉航空鑄造有限公司

貴州黎明航空發(fā)動機(jī)有限公司

北京航空航天大學(xué)

南昌航空航天大學(xué)

中南大學(xué)

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