[实用新型]一种用于直径为纳微米尺度丝材的热冲击试验装置

说明书

本实用新型公开了一种丝线材料的高低温热冲击试验装置，特别是一种直径为纳微米尺度丝材的热冲击试验装置。纳微米尺度丝材作为航天器结构和功能产品的重要组成部分，需要具有适应较大温差变化的能力，但在现有的热冲击试验设备中丝材表面极易受到损伤，影响对材料性能变化的判定。本实用新型提供了一种适用于直径为纳微米尺度丝材的热冲击试验装置，由丝材固定工装、加热装置、制冷装置、温控系统、转移机构五部分构成，解决了纳微米尺度丝材在热冲击试验中容易受到碰撞、摩擦、损伤的问题，可以在大温变条件下快速地进行温度转移、较快地实现温度平衡，而且试验装置的可拓展性较强，提高了试验效率和可靠性。

技术领域

本实用新型涉及丝线材料的高低温热冲击试验装置，特别是一种直径为纳微米尺度丝材的热冲击试验装置，属于材料检测技术领域。

背景技术

在各类军用、民用卫星以及其他航天、航空飞行器中，纳微米尺度丝材作为结构和功能产品的组成部分应用越来越广泛，如可展开式天线反射器金属网状编织结构用镀金丝材、电磁波屏蔽体编织结构用金属丝材、太阳帆板电接触摩擦副用合金丝材等，都以纳微米细丝作为关键材料。航天器舱外材料在轨服役过程中普遍受到空间高低温交替变化环境的影响，特别是对于近地轨道卫星，温度变化迅速，变温速率高达40～50℃/min。热冲击试验通过对材料进行高低温环境间的瞬间转换，得以在最短的时间内检测试样因热胀冷缩所引起的性能变化，评价材料在高低温变化环境中的可靠性。

目前，在热冲击试验箱的加热、冷却设备中，材料的热传导一般基于风机的空气对流效应，利用空气热交换对材料进行升、降温。若将纳微米尺度丝材放置在常规样品台上，在气流吹动下不容易固定，且极易产生碰撞或移位，细丝之间也容易相互摩擦受到损伤，影响高低温冲击试验对材料作用效果的判断。此外，一般高低温冲击试验箱低温端能够到达的最低温度为-180℃，而对于液氮温度下的热冲击试验扩展性较差。一般情况下，液氮温度到高温范围的热冲击试验常采用液氮罐与加热装置相配合的方式进行，利用人工进行转移，温度达到平衡的时间较长，对人员容易造成伤害且效率较低。

综上，目前市场上存在的热冲击试验设备对纳微米尺度丝材进行测试时，存在样品固定不牢、丝材在气流吹动下易碰撞磨损、热冲击试验效果不好以及低温装置拓展性不强的问题。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是：采用一种新型的热冲击试验装置，解决了纳微米尺度丝材在大温变条件下需要快速进行温度转移、较快地实现温度平衡以及保护细丝在热冲击过程中不受损伤的问题。

本实用新型的技术解决方案为：一种用于直径为纳微米尺度丝材的热冲击试验装置，包括加热装置、制冷装置、测温装置、温控装置、转移机构和丝材固定工装；

所述丝材固定工装用于固定待试验丝材；

所述丝材固定工装安装在转移机构上，由转移机构牵引，进出加热装置或制冷装置；

所述测温装置设于加热装置内，并与温控装置连接，用于实时检测加热装置内的温度；温控装置接收温度信号，并结合预设温度值对加热装置的温度进行控制。

进一步地，所述丝材固定工装包括支撑杆、保护丝套和丝材支架，所述支撑杆安装在转移机构上，所述丝材支架安装在支撑杆上，所述保护丝套螺旋缠绕在支撑杆上，且不与待试验丝材接触，待试验丝材以纺锤状丝束形态固定在丝材支架上。

进一步地，所述支撑杆的直径为2mm～6mm，长度≥50cm。

进一步地，所述支撑杆两端设有固定套环，所述保护丝套和丝材支架固定于固定套环上。

进一步地，所述加热装置上部与下部分别设有供转移机构和丝材固定工装通过的通孔，上部通孔插入用玄武岩纤维布包裹的空心陶瓷套管，陶瓷套管上设有气凝胶隔热棉保温，下部通孔插入由玄武岩纤维布包裹的空心石英玻璃管，加热装置固定于单边支撑的金属支架上。