一种单晶高温合金的冷热疲劳试验方法

本发明涉及材料测试领域，特别是涉及一种单晶高温合金的冷热疲劳试验方法。

背景技术：

1、单晶高温合金由于其具有良好的综合力学性能被广泛用于航空发动机涡轮叶片，且单晶涡轮叶片在服役过程中长期受到高温燃气的作用。当材料受到加热与冷却的循环影响时，会导致材料损伤积累失效，这种交变温度反复作用导致材料失效的现象叫做冷热疲劳。

2、目前的冷热疲劳试验一般采用两种方式：

3、一种是采用立式热处理炉，在管式炉中间安装一根程序控制运动的镍铬丝，镍铬丝上悬挂待测待测样品，炉底安放水桶。通过pc端控制程序驱动镍铬丝带着待测待测样品升高至炉内加热固定时间，随后下降至水桶中冷却固定时间。为了使悬挂待测样品的镍铬丝运动顺畅，热处理炉的两端为开口状态。这就导致了炉内容易受到水桶内水蒸发的影响，导致炉内的温度场非常不均匀。

4、第二种是采用水平放置的管式热处理炉，管式炉中间安装一根程序控制运动的石英管，石英管上悬挂待测待测样品。由于管式炉水平放置，因此冷却方式通常采用风冷。通过pc端控制程序驱动石英管带着待测待测样品伸入炉内加热固定时间，随后抽出至炉外风冷。这种冷热疲劳试验方式通过调高风速而非水冷的方式完成，避免了温度场不均匀的影响，但是风冷的方法导致最高冷速被限制在一定范围。

5、因此，基于目前存在的试验方法具有温度场不均匀性和最高冷速限制的问题，亟需提供一种兼具更优温度场和高冷速可控的冷热疲劳方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种单晶高温合金的冷热疲劳试验方法，在保证温度场均匀性的同时，提供高的冷却速率且冷速可控，使得冷热疲劳试验准确性更高。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种单晶高温合金的冷热疲劳试验方法，所述冷热疲劳试验应用于冷热疲劳试验装置；所述冷热疲劳试验装置包括：将加热待测样品至所需温度的管式炉、连接待测样品和滑块的石英管、与pc端和滑块连接的循环导轨以及与循环导轨和冷却系统连接的pc端；所述滑块设置在石英管与所述循环导轨之间；所述冷却系统根据滑块在循环导轨上运动的过程中触碰的水冷启动按钮/水冷关闭按钮进行相应的启动或关闭；所述管式炉的进料口与石英管的运动方向在同一水平面上；所述冷却系统设置在加热待测样品至冷却位置时的正上方；所述方法包括：

4、将待测样品悬挂在石英管的一端；石英管的另一端搭在循环导轨的滑块上；

5、初始时，水冷启动按钮和水冷关闭按钮都处于松开状态；

6、利用pc端确定循环导轨的运动路径和冷却速率，设定循环次数，启动循环导轨，冷热疲劳试验开始；

7、石英管携带待测样品伸入管式炉，使待测样品处于管式炉正中心，待测样品被加热第一设定时间后伸出管式炉；

8、滑块在循环导轨的运动路径上先后触发水冷关闭按钮和水冷启动按钮；当触发水冷启动按钮瞬间，待测样品处于冷却系统正下方，冷却系统对待测样品进行第二设定时间冷却；之后，石英管改变运动方向，滑块在循环导轨的运动路径上触发水冷关闭按钮，冷却系统关闭，石英管携带待测样品再次伸入管式炉中，进行循环次数的加热、冷却，直至完成冷热疲劳试验。

9、可选地，所述将待测样品悬挂在石英管的一端；石英管的另一端搭在循环导轨的滑块上，之前还包括：

10、使用热电偶对管式炉的温度进行校温。

11、可选地，所述使用热电偶对管式炉的温度进行校温，之后还包括：

12、将管式炉升温至设定温度，并保温第三设定时间以上。

13、可选地，所述第三设定时间为2h。

14、可选地，所述第一设定时间为2min。

15、可选地，所述第二设定时间为10s。

16、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

17、本发明所提供的一种单晶高温合金的冷热疲劳试验方法，通过pc端控制悬挂待测试样的石英管运动，并在其运动路径上安装水冷控制按钮，使悬挂试样伸出炉外的瞬间触发按钮，启动水冷，冷却一定时间后伸入炉内时触发关闭按钮，结束水冷。这种试验方法既保证了炉内温度不会受到水分蒸发的影响，又可以将冷却速率从风冷提高到水冷级别，还在试验过程中避免了水资源的浪费。

技术特征：

1.一种单晶高温合金的冷热疲劳试验方法，其特征在于，所述冷热疲劳试验应用于冷热疲劳试验装置；所述冷热疲劳试验装置包括：将加热待测样品至所需温度的管式炉、连接待测样品和滑块的石英管、与pc端和滑块连接的循环导轨以及与循环导轨和冷却系统连接的pc端；所述滑块设置在石英管与所述循环导轨之间；所述冷却系统根据滑块在循环导轨上运动的过程中触碰的水冷启动按钮/水冷关闭按钮进行相应的启动或关闭；所述管式炉的进料口与石英管的运动方向在同一水平面上；所述冷却系统设置在加热待测样品至冷却位置时的正上方；所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种单晶高温合金的冷热疲劳试验方法，其特征在于，所述将待测样品悬挂在石英管的一端；石英管的另一端搭在循环导轨的滑块上，之前还包括：

3.根据权利要求2所述的一种单晶高温合金的冷热疲劳试验方法，其特征在于，所述使用热电偶对管式炉的温度进行校温，之后还包括：

4.根据权利要求3所述的一种单晶高温合金的冷热疲劳试验方法，其特征在于，所述第三设定时间为2h。

5.根据权利要求1所述的一种单晶高温合金的冷热疲劳试验方法，其特征在于，所述第一设定时间为2min。

6.根据权利要求1所述的一种单晶高温合金的冷热疲劳试验方法，其特征在于，所述第二设定时间为10s。

技术总结本发明公开一种单晶高温合金的冷热疲劳试验方法，涉及材料测试领域，方法包括利用PC端确定循环导轨的运动路径和冷却速率，设定循环次数，启动循环导轨，冷热疲劳试验开始；石英管携带待测样品伸入管式炉，使待测样品处于管式炉正中心，待测样品被加热第一设定时间后伸出管式炉；当触发水冷启动按钮瞬间，待测样品处于冷却系统正下方，冷却系统对待测样品进行第二设定时间冷却；石英管改变运动方向，滑块在运动路径上触发水冷关闭按钮，冷却系统关闭，石英管携带待测样品再次伸入管式炉中，进行循环次数的加热、冷却，直至完成冷热疲劳试验。本发明在保证温度场均匀性的同时，提供高的冷却速率且冷速可控，使得冷热疲劳试验准确性更高。技术研发人员：裴延玲,张双琪,王海波,李树索,宫声凯受保护的技术使用者：北京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/8/5