[实用新型]一种超重力环境下材料力学性能测试的高温加热装置

说明书

本实用新型公开了一种超重力环境下材料力学性能测试的高温加热装置。高温加热装置固定于超重力试验舱中，所述的高温加热装置包括从上到下依次布置连接的上炉体、中炉体、下炉体以及隔热保温层、高强度炉管、发热体和炉体承载体；炉体承载体置于下炉体的下腔体隔热层底部，高强度炉管置于炉体承载体上，高强度炉管外分别和上炉体的上腔体隔热层、中炉体的中腔体隔热层、下炉体的下腔体隔热层之间填充有隔热保温层；高强度炉管内部加工有螺旋状凹槽并装有发热体。本实用新型配合超重力环境，可加热高转速条件下材料性能测试样品，解决了高速旋转状态下材料高温性能测试加热的关键难题，且装备简单、操作方便。

技术领域

本实用新型涉及高温加热领域，尤其涉及一种适用于在超重力环境下给材料力学性能测试样品高温加热。

背景技术

高压涡轮工作叶片作为航空发动机和燃气轮机热端部件关键组成部分之一，服役时长期工作在高温、高压、高转速、交变负载等耦合加载条件下，是发动机中工作条件最恶劣的转动部件，其使用可靠性直接影响整机性能。服役时涡轮工作叶片绕发动机轴线高速旋转，其作用是利用燃气膨胀做功，将燃气的位能和热能转换为转子的机械功，所以服役过程中涡轮工作叶片主要承受离心载荷、热载荷、气动载荷和振动载荷的耦合作用。离心载荷产生的离心应力，属于体积力，使积叠线与径向线不完全重合的弯扭结构叶片，同时产生径向拉应力、扭转应力和弯曲应力。热载荷产生的热应力与几何约束密切相关，几何约束越多，热应力越大。气动载荷产生的气动力，是一种表面分布压力，属于面积力，作用在叶片各个表面，沿叶高和叶宽方向呈不均匀分布。因此，涡轮工作叶片在径向拉应力、扭转应力、弯曲应力和热应力的耦合作用下同时发生剪切变形、拉伸变形和扭曲变形，这显然不同于实验室单轴应力状态下的变形行为。

但目前航空发动机涡轮叶片用材的性能数据主要来自实验室标准试样的力学性能数据。虽然标准试样力学性能数据在一定程度上能为叶片强度设计提供实验依据，但与实际叶片相比，标准试样在性能测试过程中无法综合反映离心载荷-热载荷耦合条件对叶片微观组织和裂纹扩展路径的影响。所以，现有技术中缺少了能根据发动机叶片工况环境测试材料的力学性能的装置和方式。

实用新型内容

本实用新型需要解决的是针对上述超重力、高温试验条件下材料高温性能测试过程中样品加热难的问题，提供一种装配简单、使用方便、安全系数高，且可用于超重力工况的高温加热装置。

本实用新型将为高转速-高温耦合环境下材料性能测试提供一种超重力环境下材料力学性能测试的高温加热装置，解决高速旋转状态下材料高温性能测试加热的关键难题，且应用于超重力试验装置内的高温加热装置必须具有结构简单、安全可靠的特点，设计要符合高强度轻质量的理念。

本实用新型采用的技术方案是：

所述的高温加热装置固定于超重力实验舱中，所述的高温加热装置包括从上到下依次布置连接的上炉体、中炉体、下炉体以及隔热保温层、高强度炉管、发热体和炉体承载体；

上炉体主要由上隔热盖、上腔体外壳、上腔体中壳、上腔体隔热层、上腔体下固定盖组成，上腔体外壳、上腔体中壳、上腔体隔热层分别从外到内安装形成上炉三层结构，上隔热盖和上腔体下固定盖分别安装于上炉三层结构的上端和下端使得上炉三层结构固定连接，上腔体外壳和上腔体中壳之间以及上腔体中壳和上腔体隔热层之间均有间隙作为空气隔热层；

中炉体主要由中隔热盖、中腔体外壳、中腔体中壳、中腔体隔热层、中腔体下固定盖组成，中腔体外壳、中腔体中壳、中腔体隔热层分别从外到内安装形成中炉三层结构，中隔热盖和中腔体下固定盖分别安装于中炉三层结构的上端和下端使得中炉三层结构固定连接，中腔体外壳和中腔体中壳之间以及中腔体中壳和中腔体隔热层之间均有间隙作为空气隔热层；上炉体的上腔体下固定盖和中炉体的中隔热盖之间固定连接；