[发明专利]一种固体材料的强电场高温压缩实验装置及方法

权利要求书

1.一种固体材料的强电场高温压缩实验装置，包括用于能提供多种类型的 电压稳定的高压电源系统；用于使试样或试件(2)处于均匀稳定强电场中的施 加电场装置；用于保证试样或试件处于给定温度的加热及温度控制系统；用于 实现试样或试件在0.02～100mm/min变形速度范围内加载并能自动检测压缩变 形全过程的加载及数据采集系统，其特征在于：所述用于能提供多种类型的电 压稳定的高压电源系统包括自耦调压器，升压变压器，高压硅堆，耐高压电容， 电压表，电流表，正高压、负高压、交流、脉冲电压输出端、接地端及过流保 护模块，所述高压硅堆由复数个耐压值为1500V或1500V以上的二极管串联组 成，串接成的高压硅堆总耐压值不低于15kV；自耦调压器原边接220V交流电， 副边接升压变压器原边；升压变压器副边的一端接接地端，另一端直接输出为 交流高压，或经正向高压硅堆整流输出为正直流高压，或经反向高压硅堆整流 输出为负直流高压，或通过正向高压硅堆整流输出端与接地端之间并联的放电 小球间隙放电输出脉冲高压；两个耐高压电容分别与两个高压硅堆并联起滤波 作用；主回路串联毫安电流表，可实时监测负载系统中可能出现的漏电电流； 所采用的过流保护模块可以确保使用过程中人和仪器的安全；高压电源可以提 供0至10kV的正直流高压、负直流高压、交流高压和脉冲高压，它们共同构成 所述用于能提供多种类型的电压稳定的高压电源系统；所述用于使试样或试件 (2)处于均匀稳定强电场中的施加电场装置中包括环状电极(6)，由耐高温高 强度合金制成的内电极(9)，绝缘用的陶瓷柱(11)，陶瓷垫块(10)，绝缘陶 瓷套管和电极引线，电极引线为耐热金属丝，电极引线从加热炉(5)底部接入， 并用耐高温、耐高电压的石英管绝缘，在环状电极(6)和内电极(9)上焊接 耐热钢接线柱，将电极引线分别连接在环状电极(6)和内电极(9)上，所述 内电极(9)用镍基高温合金K3制成；两个陶瓷垫块(10)用氮化硅陶瓷制成， 分别置于内电极(9)与下压头(8)之间和试样或试件(2)与上压头(3)之 间共同构成所述用于使试样或试件(2)处于均匀稳定强电场中的施加电场装置； 所述用于保证试样或试件(2)处于给定温度的加热及温度控制系统由电源、加 热炉(5)和温度控制仪表(4)构成；将所述温度控制仪表(4)的热电偶的工 作端置于加热炉(5)内，可以对试样或试件(2)的周围环境温度进行监测和 控制，电源采用220V交流电；加热炉(5)采用圆筒状结构，将试样或试件(2) 置于其内，工作温度范围为室温至1000℃；该系统主要为试验提供温度条件， 加热炉(5)、热电偶和温度控制仪表(4)安装在试验机上；所述加热炉(5) 采用220V交流电供电形成所述用于保证试样或试件(2)处于给定温度的加热 及温度控制系统；所述用于实现试样或试件在0.02～100mm/min变形速度范围 内加载并能自动检测压缩变形全过程的加载及数据采集系统包括万能材料试验 机(1)，位移、载荷检测仪表和数据处理用的计算机，所述加载及数据采集系 统可以对高温压缩塑性变形全过程进行实时跟踪、记录、数据处理及显示，所 述系统可以实现0.02～100mm/min变形速度下加载并能自动检测压缩变形全过 程构成所述用于实现试样或试件在0.02～100mm/min变形速度范围内加载并能 自动检测压缩变形全过程的加载及数据采集系统。

2.如权利要求1所述的固体材料的强电场高温压缩实验装置，其特征在于： 所述的脉冲电压输出端与正高压输出端共用一个输出端；放电棒由耐高电压的 大电阻和导线组成，使用时一端接高压电源(7)的接地端，另一端与电极引线 接触放电或使所述的脉冲电压输出端输出的脉冲高压是通过调整连接在正高压 输出端与接地端之间的两个放电小球的间隙，使放电小球按一定频率放电，从 而在正高压输出端，也就是在脉冲电压输出端，输出脉冲高电压，或所述的放 电小球接在正高压输出端与接地端之间或接在负高压输出端与接地端之间或同 时在正高压输出端与接地端之间和负高压输出端与接地端之间接放电小球；所 述的施加电场装置包括环状电极(6)，由耐高温高强度合金制成的内电极(9)， 绝缘用的陶瓷柱(11)、陶瓷垫块(10)和陶瓷套管，由耐热金属丝制成的电极 引线。