[发明专利]一种陶瓷基复合材料高温真空环境拉伸疲劳性能夹具工装

说明书

一种陶瓷基复合材料高温真空环境拉伸疲劳性能夹具工装，采用夹头不直接接触试件的设计，将装置分为高温夹持部分和常温连接部分，主体采用高温陶瓷基复合材料制造，很难因高温而损坏；通过设计，仅将常温连接部分置于高温炉之外，其余部件均处于高温环境箱内，在保证试验夹具不会因高温损坏的同时，保证了试样件整体均匀受热，进一步提高测试精度；采用圆形铰链连接孔配合月牙楔形夹块的夹持结构，实现对试样尺寸误差的自适应理想贴合夹持，避免局部应力集中，对试样受载的自动对中，避免出现非正常载荷影响测试结果；采用高温陶瓷复合材料夹块夹持试件，对高温变形不敏感以及自锁防松夹持结构固定，发生损坏时，一般只需替换夹块，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高温真空环境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℃)下进行力学疲劳性能测试，以便得到准确的力学疲劳性能数据，进而指导陶瓷基复合材料结构设计。进行高温拉伸疲劳试验时，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，通过设置可拔插的连接销钉，对不同厚度的板形工件进行拉伸疲劳试验，通过定位销轴配合定位通孔将板形工件固定在凹槽中。现有技术方案采用高温合金或高温石墨材料制备夹具。

现有技术所采取的方案，具有如下的缺陷：

(1)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。

(2)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。

(3)夹持结构简单，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。承受高温仅限于800摄氏度以下，夹具自身强度低、易碎、刚度低，无法满足高强度陶瓷基复合材料测试需求，且石墨夹具极易发生氧化烧毁，对试验过程中密封性要求极高，一旦漏气，瞬间全部损坏，使用成本极高。

因此，如何改进实验的设备，避免在高温环境下夹头的变形损坏问题，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真空环境拉伸疲劳性能夹具工装及其实验方法，采用夹头不直接接触试件的设计，将装置分为高温陶瓷复合材料非接触夹具部分和高温陶瓷复合材料接触试件部分，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，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真空环境拉伸疲劳性能夹具工装，包括：

高温夹持部分和常温连接部分，其中，常温连接部分通过高温夹持部分夹持固定试样件；

高温夹持部分包括：夹头和两个月牙楔形夹块，在夹头的下部具有圆形铰链连接孔；

两个月牙楔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，外侧为月牙形的圆弧面，两个月牙楔形夹块夹持试样件后放置在圆形铰链连接孔中，与所述圆形铰链连接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；

所述常温连接部分包括拉杆连接头、拉杆和连接销钉；