[发明专利]陶瓷基复合材料高温拉伸疲劳性能夹具工装及其试验方法

说明书

陶瓷基复合材料高温拉伸疲劳性能夹具工装及其试验方法，该夹具工装采用夹头不直接接触试件的设计，将装置分为水冷非接触部分和接触部分，在水冷作用下，夹头的水冷接触部分很难因高温而损坏；通过两侧夹头夹持的方式，能够将夹头置于高温炉之外，进一步降低了高温损坏工装的可能性；采用月牙形夹块夹持试件，即使发生断水事故产生高温损坏，试验依然可以继续进行，利用机械自锁防松角度，避免在试验过程中发生松弛；高温垫片设计，实现不同厚度试样件前后方向上对中；发生损坏时，一般只需替换夹块和垫片，更加经济。

技术领域

本发明涉及材料工程实验领域，具体的涉及一种陶瓷基复合材料空气环境高温拉伸疲劳性能夹具工装及其试验方法。

背景技术

陶瓷基复合材料作为一种新型的复合材料，是以陶瓷材料为基体，陶瓷纤维、晶须、颗粒等为增强体的复合物。该材料在高温环境下依然能保持良好的力学性能，在航空航天、核工业等国防工业领域发挥着重要的作用，因此也需要对各类陶瓷基复合材料在高温环境(大于800℃)下进行力学性能测试，以便得到准确的力学性能数据，进而指导陶瓷基复合材料结构设计。进行高温拉伸试验时，需要固定夹持板形工件的一端，并对其另一端循环施加设定拉力载荷。

现有的固定夹持机构结构组成为：通过在柱形本体上设置连接件与外部固定端进行连接，通过设置可拔插的垫片，对不同厚度的板形工件进行拉伸试验，通过定位销轴配合定位通孔将板形工件固定在凹槽中。

现有技术所采取的方案，结构过于简单，未考虑到高温试验过程中可能会出现的，高温导致夹头松弛变形甚至损坏的情况，该情况下试验失败，试验结果不可靠，同时损坏替换时更需替换整个装置，耗费成本高；此外部分夹具对试样的装夹方式简单，未考虑试样加工误差导致的夹持接触不良在循环载荷下对试样造成局部破坏，影响测试结果准确性；部分夹具未考虑上下加载机构位置偏差导致的试样非正常受载，影响测试结果准确性。

因此，如何改进试验的设备，避免在高温环境下夹头的变形损坏容易发生破坏，试件断裂位置不理想的问题，提高设备更换的便捷性，降低成本，成为亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种陶瓷基复合材料高温拉伸疲劳性能夹具工装及其试验方法，采用夹头不直接接触试件的设计，将装置分为水冷非接触部分和接触试件部分，降低了高温损坏工装的可能性，同时在发生损坏时，一般只需替换夹块和垫片，更加经济。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种陶瓷基复合材料高温拉伸疲劳性能夹具工装，包括：

包括水冷非接触部分和接触部分，其中，水冷非接触部分通过接触部分夹持固定试样件；

所述接触部分包括：两个月牙形夹块，

所述月牙形夹块对称设置在试样件夹持段的斜面两侧，夹持斜面与试样件相对且具有一定的角度，对试样件夹持加载，其外侧为月牙形的圆弧面，与夹头的铰链圆孔的连接面精密配合，从而对称的夹持试样件，并形成机械自锁防松；

水冷非接触部分包括拉杆、夹头、定位盖板和水冷通道，

所述拉杆固定在夹头的上部，并用于与加载架构连接；

夹头的中部具有铰链圆孔，所述铰链圆孔与所述月牙形夹块的圆弧面滑动配合，从而在拉伸的过程中通过具有自锁防松角度的斜面对试样件进行夹持加载；

在夹头面对铰链圆孔的表面上固定有定位盖板，用于固定在所述铰链圆孔中的月牙形夹块和试样件；

在夹头的铰链圆孔的两个侧壁上具有水冷通道，所述水冷通道安装有冷却水接嘴。

可选的，所述接触部分还包括两个所述高温金属垫片，两个所述高温金属垫片外形与试样件的夹持段外形一致，分别对称贴服于试样件夹持段两面。