[发明专利]一种陶瓷单纤维的定位进样取样器

说明书

技术领域

本发明涉及一种陶瓷单纤维的定位进样取样器，尤其是涉及一种陶瓷单纤维高温热处理的定位进样取样器。

背景技术

耐高温、高性能连续碳化硅(SiC)陶瓷纤维属于军民两用材料，尤其在航空航天和先进武器装备中具有特殊地位，它具有强度与硬度高、耐高温、抗氧化、热膨胀系数低与密度低等优点，因此是高温陶瓷基复合材料的最佳增强纤维。

高性能SiC陶瓷纤维作为陶瓷基复合材料的增强相(即复合材料的骨架)，要求在高温服役环境下具有优良的热物理化学与力学性能的稳定性，这些性能显然与纤维的组成、微结构有关。因此，连续SiC纤维的高温环境力学性能演变及其微观机制的研究对于独立发展我国SiC纤维，指导连续纤维的组分和微结构设计具有重大意义。

目前国内外尚未见到SiC单纤维在模拟航空发动机服役环境中的力学性能和微结构演变的相关研究报道。航空发动机热端部件环境介质是水氧耦合环境，与纯氧环境不同，纯氧环境不能替代水氧耦合环境，研究水氧耦合环境下纤维性能演变具有现实意义。

研究SiC单纤维在水氧耦合环境下纤维性能演变的一个重要技术问题，就是SiC纤维在高温模拟环境气氛中的退火处理，由于要保证高温炉均温区，炉膛半径一般情况下都较小，而且纤维直径只有10μm左右，在送样进炉热处理时，高温下很容易与水氧气发生反应，纤维之间由于生成氧化硅易粘结从而发生并丝现象，因此不能整束一起热处理，而必须一根根并排分开，同时处理，才能达到真实效果。但目前使用的高温炉微量固体进样装置，如微型石墨方舟、W形石墨纸和氧化铝方舟等均未采用进样定位装置，测试结果受操作因素影响，且位置重现度和准确度较差。

马玉平(中国专利CN2105031U)发明了一种测试材料传送样品的装置。它包括进样定位器和进样器两部分，进样定位器由伸缩臂、支撑块、支撑杆和底座组成，伸缩臂通过销轴连接支撑杆，并沿滑槽水平移动，在伸缩臂上安有定位块，伸缩臂沿支撑杆的轴向转动，并在仰角的极限位置安有定位止挡块，进样器上有一通孔和凸台，套安在伸缩臂上。但是该装置只适合传送大样品试样，且无法定量伸缩臂移动的位移值。

西南石油学院王海清等(中国专利CN1595168A)发明了一种以PVT中不同温压下的混合物烃体系为原料，用特制的微型管控制油气两相混合物含量，从而获得烃体系高压进样的方法。

成都科林分析技术有限公司何启发(中国专利CN2682416Y)发明了一种全自动顶空进样器。包括机架、垂直装于机架底座上的分别受气缸带动的样品盘转轴、一端伸入装在机架上的加热恒温炉中的样品腔转轴，恒温炉中有装在样品腔转轴上的样品腔，样品腔周边均匀分布有多个样品位，样品盘转轴上有周边均匀分布多个样品位的样品盘，恒温炉低部相对样品盘的垂直位置有样品瓶出、入口，位于样品瓶出、入口的轴心位置且位于样品盘底部相对于样品位处有垂直装于底座上的由气缸驱动的举杠，位于恒温炉的上方有垂直向下的受电磁阀控制的气缸驱动的双流路针，分别与双流路针、有恒温加热器的传输线连接的切换阀处装有恒温加热器。该发明能准确控制样品的提取量，工作效率高。

长沙开元仪器有限公司熊忠义等(中国专利CN200520052205.0)设计了一种测试炉及送样机构，送样机构是由垂直设置的蜗杆上套装水平蜗轮块，与蜗杆平行的送样杆垂直固联在蜗轮块上，蜗杆上，蜗杆下端联接旋转传动机构，送样杆上端穿过测试炉底部的通孔，伸入测试炉的炉膛内，炉膛内壁嵌装加热电阻丝，送样杆为2根；测试炉的炉膛内腔横截面为椭圆形。该设计的优点是采用了两根送样杆，与现有技术单根送样杆相比，测试速度和工作效率可提高一倍，另外测试炉炉膛内腔为椭圆形，使结构紧凑，可充分利用热能，提高加热效果，节省炉体材料。但相对传送纤维来说，一样存在缺乏合理的载样台。

日本山口城等人(日本专利JP2004162184)发明了一种碳纤维热处理装置，直接把一整束碳纤维平行放置于炉膛中心加热，取消了载样台，纤维样品的长度大于炉膛长度，纤维两端可固定在炉子外面。但该发明只适用于纤维在空气中处理，对有环境气氛的热处理，就达不到要求。

美国延森·大卫等人(国际专利WO2007022218)发明了一种可以编织承载细长单纤维的装置，该装置是由一系列小圆盘格子组成，圆盘格子中间有一圆孔，圆盘上下左右之间都有若干个绕线轴，纤维可放置于绕线轴位置，大量圆盘组格子成一个点阵编织结构，在编造的机制中还包括大量喇叭形的角齿轮，用来移动控制纤维在点阵结构内交叉的位置。这样的一套带有点阵结构的自动化编织纤维装置，可降低生产的成本。