[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

摘要

一种固体材料的强电场高温压缩实验装置，包括用于能提供多种类型的电压稳定的高压电源系统；用于使试样或试件(2)处于均匀稳定强电场中的施加电场装置；用于保证试样或试件处于给定温度的加热及温度控制系统；用于实现试样或试件在0.02～100mm/min变形速度范围内加载并能自动检测压缩变形全过程的加载及数据采集系统；本发明可对强电场环境下材料高温压缩变形特性进行测试及以此为基础进行相关材料成形加工技术开发研究，对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。该整套装置功能齐全、测试精度高、安全可靠、使用方便。

主权项

一种固体材料的强电场高温压缩实验装置，包括用于能提供多种类型的电压稳定的高压电源系统；用于使试样或试件(2)处于均匀稳定强电场中的施加电场装置；用于保证试样或试件处于给定温度的加热及温度控制系统；用于实现试样或试件在0.02～100mm/min变形速度范围内加载并能自动检测压缩变形全过程的加载及数据采集系统，其特征在于：所述用于能提供多种类型的电压稳定的高压电源系统包括自耦调压器，升压变压器，高压硅堆，耐高压电容，电压表，电流表，正高压、负高压、交流、脉冲电压输出端、接地端及过流保护模块，所述高压硅堆是复数个耐压值为1500V或1500V以上的二极管串联组成，串接成的高压硅堆总耐压值不低于15kV；自耦调压器原边接220V交流电，副边接升压变压器原边；升压变压器副边的一端接接地端，另一端直接输出为交流高压，或经正向高压硅堆整流输出为正直流高压，或经反向高压硅堆整流输出为负直流高压，或通过正向高压硅堆整流输出端与接地端之间并联的放电小球间隙放电输出脉冲高压；两个耐高压电容分别与两个高压硅堆并联起滤波作用；主回路串联毫安电流表，可实时监测负载系统中可能出现的漏电电流；所采用的过流保护措施可以确保使用过程中人和仪器的安全；其中高压硅堆由16个耐压值为5000V的二极管串联组成，其反向耐压值为80kV，正向最大电流200mA，滤波电容为2.2μF，高压电源可以提供0至10kV的正直流高压、负直流高压、交流高压和脉冲高压共同构成所述用于能提供多种类型的电压稳定的高压电源系统；所述用于使试样或试件(2)处于均匀稳定强电场中的施加电场装置，所述电极引线为耐热金属丝，电极引线从加热炉(5)底部接入，并用耐高温、耐高电压的石英管绝缘，在环状电极(6)和内电极(9)上焊接耐热钢接线柱，用螺钉或等同固定件将电极引线分别连接在环状电极(6)和内电极(9)上，所述内电极(9)用镍基高温合金K3制成；两个陶瓷垫块(10)用氮化硅陶瓷制成，分别置于内电极(9)与下压头(8)之间和试样或试件(2)与上压头(3)之间共同构成所述用于使试样或试件(2)处于均匀稳定强电场中的施加电场装置；所述用于保证试样或试件(2)处于给定温度的加热及温度控制系统由电源、加热炉(5)和温度控制仪表(4)构成；将所述温度控制仪表(4)的热电偶的工作端置于加热炉(5)内，可以对试样或试件(2)的周围环境温度进行监测和控制，电源采用220V交流电；加热炉(5)采用圆筒状结构，将试样或试件(2)置于其内，工作温度范围为室温至1000℃；也可采用其它加热形式；该系统主要为试验提供温度条件，包括加热炉(5)、热电偶和温度控制仪表(4)，安装在试验机上。所述加热炉(5)采用220V交流电供电共同构成所述用于保证试样或试件(2)处于给定温度的加热及温度控制系统；所述用于实现试样或试件在0.02～100mm/min变形速度范围内加载并能自动检测压缩变形全过程的加载及数据采集系统包含万能材料试验机(1)，位移、载荷检测仪表和数据处理用的计算机，所述数据采集系统可以对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，所述系统可以实现0.02～100mm/min变形速度下加载并能自动检测压缩变形全过程构成所述用于实现试样或试件在0.02～100mm/min变形速度范围内加载并能自动检测压缩变形全过程的加载及数据采集系统。