[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

说明书

技术领域：

本发明涉及一种固体材料实验装置，属于材料性能测试技术领域，尤其是 涉及一种适用于固体材料在强电场作用下的高温压缩塑性变形测试研究及应 用的固体材料的强电场高温压缩实验装置及方法。

背景技术：

材料高温压缩塑性是材料的重要性能；在电场作用下，材料的高温塑性大 多能得到改善，甚至呈现超塑性，从而拓宽材料成形加工的应用范围，展现出 很好的应用前景。

经过对国内外相关文献检索表明，人们对于材料塑性及电塑性的了解主要 依据材料拉伸试验结果，而对材料的高温压缩变形行为，尤其是在电场作用下 的高温压缩变形行为文献报导甚少或基本不涉及。材料的电塑性与外加电场类 型“包括电场强度、种类和极性等”相关。现有电场作用下材料的高温塑性变 形行为研究大多在商用电源供电的实验装置上进行，相关的专用研究设备也未 见报导。电场作用下材料的高温拉伸试验一般采用方形截面试样和平行板状电 极，当然这类试验施加电场装置易于实现。如吴诗惇等采用平行板电极、电场 强度0～2kV/cm的横向电场对LY12CZ铝合金进行了超塑拉伸试验研究“吴诗 惇，著.金属超塑性变形理论.国防工业出版社，1997年，257页”；电场作用下材 料的高温压缩试验一般采用圆形截面试样和环状电极，此类实验装置的技术关 键是高压电源和高温下绝缘良好的结构设计和选材。在“《焊接学报》2004年 第03期；CN 23-1178/TG”傅莉等采用环状电极研究了LY12CZ合金棒状或管 状试样的摩擦焊接，但此装置仅在室温下使用；Di Yang和H Conrad采用不 锈钢环状电极、氧化铝陶瓷绝缘材料进行了TiAl棒状试样在电场强度0～2 kV/cm、600℃下的压缩变形研究，该实验装置为目前强电场作用下加热温度最 高的压缩实验装置。但该实验装置存在诸多不足，主要表现在：工作温度未超 过600℃，不能满足更高温度下材料压缩变形测试的需要；环状电极尺寸大、 电场强度相对较低且均匀性不高；高压电源品种单一，不能开展强电场下外加 电场强度、种类、极性等更多影响高温塑性因素的全面研究；在强电场高温压 缩变形过程中，该类装置用的材料绝缘性能不足，以及因材料结构匹配不好导 致的漏电、爬电、尖端放电等问题还比较突出。同时，目前该类装置中常用的 绝缘材料氧化铝陶瓷的抗冲击、抗热疲劳性能较低。

综上所述，强电场高温压缩实验装置的开发是高温材料电塑性实验和以此 为基础的材料成形加工技术开发应用亟待解决地关键问题。

发明内容：

为了克服现有技术在强电场高温压缩实验装置工作温度不高、电场强度低 且不均匀、供电电源种类极性组配单一、装置绝缘性能较低、抗冲击及抗热疲 劳性能低等缺陷；本发明公开了一种固体材料的强电场高温压缩实验装置及方 法，本发明所述的固体材料的强电场高温压缩实验装置及方法通过提供一种可 提供多种高压电类型、工作温度“工作温度范围为室温～1000℃”和电场强度 “场强范围为0～30kV/cm”范围宽，场强均匀、绝缘性能优良、应用范围广 的压缩实验装置；通过所述装置可对电场作用下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；所述整套装置功能齐全、测试精度高、安 全可靠、使用方便，适用于在强电场下材料高温压缩变形特性测试及相关材料 成形加工实验和材料应用拓展研究。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：