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設備功能

熱沖擊試驗裝置的實驗目的是在規(guī)定的試驗溫度和冷卻介質條件下，一定形狀和尺寸的試樣，在經受急熱急冷的溫度突變后，根據其破損程度來確定材料的抗熱沖擊性能。根據用戶要求，可以實現五個SiC圓柱體由高溫-低溫、高溫-水、低溫-水中往返放置，經受急熱急冷的溫度突變后，根據其破損程度來確定材料的抗熱沖擊性能。設備中高溫部分爐體采用硅碳管進行加熱，可以達到1420℃以內的溫度，低溫爐體采用硅碳管進行加熱，也可以達到1420℃以內的溫度，兩個爐體垂直放置，高溫爐體在上部，低溫爐體在下部，低溫爐底部為恒溫水浴，樣品放置在高溫爐中加熱，后垂直落入到低溫爐或恒溫水浴中，能夠完成高溫爐→低溫爐→高溫爐、高溫爐→恒溫循環(huán)水槽→高溫爐或低溫爐→恒溫循環(huán)水槽→低溫爐的多次反復急冷急熱沖擊，進而完成芯塊的熱沖擊性能測試。測試過程中，芯塊在高溫區(qū)至低溫區(qū)的轉移能夠能夠能夠快速完成，為防止芯塊在轉移過程中大幅降溫，芯塊在高溫區(qū)轉移至低溫區(qū)后，有相應控制手段，保證低溫爐或恒溫循環(huán)水槽內溫度不出現大幅波動進而影響測試結果。

主要技術參數

本裝置中，高溫爐與低溫爐全部采用碳化硅管進行加熱，兩個爐體可實現在室溫~1420℃間連續(xù)升溫可調，并可實現任意點恒溫。

●高溫爐（熱沖擊實驗高溫區(qū)）：

（1）加熱體材料：碳化硅管元件；

（2）最高工作溫度：1420℃；

（3）控溫精度：優(yōu)于±0.5℃；

（4）恒溫區(qū)長度：120mm；

（5）爐腔內徑：150mm；

（6）熱偶最大允差：±0.25%t；

（7）熱偶測溫端距樣品距離：8mm；

（8）最大升溫速率：80℃/min；

（9）恒溫區(qū)溫場均勻性：≤±0.5℃；

（10）爐壁表面溫升：≤45℃；

（11）真空單元：真空度≤8Pa，抽速4L/s，真空計精度：真空計選用品牌為成都正華，相對示值誤差20%；

（12）氣路單元：該單元為3臺氣體質量流量控制器，實現3氣路氣體流速連續(xù)可調，氣體流速范圍（0~100）ml/min，3路質量流量控制器適用于N2、Ar、He等惰性保護氣氛。并配備電磁閥，3路氣路間可自動切換。

●低溫爐（熱沖擊實驗低溫區(qū)）：

（1）加熱體材料：碳化硅管元件；

（2）最高工作溫度：1420℃；

（3）控溫精度：優(yōu)于±0.5℃；

（4）恒溫區(qū)長度：120mm；

（5）爐腔內徑：150mm；

（6）熱偶最大允差：±0.25%t；

（7）熱偶測溫端距樣品距離：8mm；

（8）最大升溫速率：80℃/min；

（9）恒溫區(qū)溫場均勻性：≤±0.5℃；

（10）爐壁表面溫升：≤45℃；

（11）真空單元：真空度≤8Pa，抽速4L/s，真空計精度：真空計選用品牌為成都正華，相對示值誤差20%；

（12）氣路單元：該單元為3臺氣體質量流量控制器，實現3氣路氣體流速連續(xù)可調，氣體流速范圍（0~100）ml/min，3路質量流量控制器適用于N2、Ar、He等惰性保護氣氛。并配備電磁閥，3路氣路間可自動切換；

（13）樣品由高溫爐轉移至低溫爐后，爐內溫度應保持在設定溫度±5℃之內。

●恒溫循環(huán)水槽：

（1）溫度范圍：-20~100℃，循環(huán)水槽同時具備加熱及冷卻功能，且能夠實現-20~100℃任意點水溫的恒定；

（2）溫度控制精度：優(yōu)于0.1℃；

（3）水槽容積：20L；

（4）水槽材質：采用304不銹鋼，夾層需增加保溫材料，內、外壁及保溫層總厚度≥30mm；

（5）樣品急冷過程中入水口水溫與出水水溫溫差：≤5℃；

（6）可容納5個SiC芯塊，具備加熱和制冷功能，可通過設置，對循環(huán)水的溫度進行自動跟蹤調節(jié)，出水口流速可調，同時具有低液位及超溫報警及保護功能。

●樣品夾持及轉移機構：

（1）由中心桿及樣品夾具組成，可實現不同形狀、不同尺寸樣品的夾持和自動轉移；

（2）試樣與試樣之間間距大于10mm；

（3）試樣與爐膛之間間距大于30mm；

（4）在樣品轉移過程中不會出現任何機械碰撞，導致樣品破損；

（5）可夾持5個SiC芯塊，實現試樣在高溫爐、低溫爐及循環(huán)水槽的自動快速換，切換時間可控，切換時間≤1s。

●樣品規(guī)格：

1）材料：SiC陶瓷；

2）形狀及尺寸：1、塊狀樣品：長度（5~35）mm、寬度（5~35）mm、高度（5~35）mm；2、柱狀樣品：直徑（5~35）mm，高度（5~35）mm；

3）單次試驗樣品量：5塊。

●控制系統：

（1）可根據溫控儀反饋信號，控制高溫爐、低溫爐熱輸出電壓，實現對爐體內溫度的控制；

（2）可通過控制3路質量流量計、電磁閥等，自動設置反應氣體種類并控制氣體流速；

（3）可自動抽真空并實時顯示爐體內真空度值；

（4）可控制轉移機構在高溫爐→低溫爐或高溫爐→循環(huán)水槽之間自動轉移；

（5）可設置實驗程序，包括抽真空、真空度設置、保護氣氛類別、氣體流速、高低溫區(qū)實驗溫度、恒溫時間、沖擊實驗循環(huán)次數等參數，程序設定后，系統可自動運行，無需人為干預。

（6）聯鎖保護：具有超溫、過流、誤操作等聯鎖保護功能，可與加熱單元產生連鎖效應，保證設備遇到突發(fā)情況時，可及時對硬件或軟件進行保護；

（7）運行警報：加熱單元、真空單元、氣路單元工作異常時，可進行自動報警，報警方式為聲光報警，并可通過組態(tài)軟件及控制柜上的按鈕消除報警。