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    在高溫蒸汽鍋爐、蒸汽機、燃氣輪機、柴油機等動力機械和化工煉油設備及航空發動機中,許多零件長期在高溫條件下運轉,對于制造這類零件的金屬材料,如果只考慮其溫室下的力學性能顯然是不行的。首先,高溫下材料的強度隨溫度的升高而降低;其次高溫下材料的強度隨加載時間的延長而降低。例如,蒸汽鍋爐、蒸汽回收器及化工設備的一些高溫高壓管道,雖然所承受的應力小于工作溫度下材料的屈服強度,但在長期使用過程中,會產生緩慢而連續的塑性形變,使管徑日益增大,甚至最后導致管道破裂。又如20鋼在450攝氏度的短時抗拉強度為330Mpa。若式樣僅承受230Mpa的應力,但在該溫度下持續工作300h左右,也會斷裂,如果將應力降至120Mpa左右,持續10000h還是會斷裂。這一試驗結果表明,鋼的抗拉強度隨載荷持續時間的延長而降低。

    由此可見,對于材料的高溫力學性能不能簡單的溫室下短時拉伸應力-應變曲線來評定,還需加入溫度和時間兩個因素,研究溫度、應力、應變與時間的關系,建立評定材料高溫力學性能的指標——蠕變極限和持久強度。

    本試驗方案是以GB/T2039-2012標準要求為基礎的,方案中包含拉伸蠕變試驗的目標,相關試驗標準,試樣類型及適用與試驗應用的典型測試設備。

    1、拉伸試驗的目標

    高溫合金是航空發動機、火箭發動機、燃氣輪機等高溫熱端部件的不可代替的材料,在航天、核工程、能源動力、交通運輸、石油化工、冶金等領域得到廣泛的應用,由于其用途的重要性,對材料的質量控制與檢測非常嚴格。主要測定金屬材料在指定溫度下的蠕變伸長和蠕變斷裂時間

    特性參數是:

    蠕變極限是高溫長期載荷作用下材料對塑性變形抗力的指標

    持久強度是材料在高溫長時載荷作用下抵抗斷裂的能力

    2、相關試驗標準:

    GB/T2039-2012《金屬拉伸蠕變及持久試驗方法》

    JJG276-2009《高溫蠕變、持久強度試驗機》

    GB/T16825.2-2005《拉力蠕變試驗機施加力的檢驗》

    JB/T9373-1999《拉力蠕變試驗機技術條件》

    GB/2611-2007《試驗機通用技術要求》

    HB5151-1996《金屬高溫拉伸蠕變試驗方法》

    HB5150-1996《金屬高溫拉伸持久試驗方法》

    ASTM E139-2003 Conducting Creep, Creep-Rupture, and Stress-RuptureTests of Metallic Materials

    JJG141 工業用貴金屬熱電偶

    JJG351 工業用廉金屬熱電偶

    3、試樣類型:常用的是圓形比例試樣,特殊情況下有矩形及方形或其他形狀橫截面的試樣

    4、適用于試驗應用的典型測試設備:

    CTM系列機械式高溫蠕變持久試驗機

    CTM系列電子式高溫蠕變持久試驗機

    4.1試驗設備

    試驗設備標準配置:主機+夾具+附件

    主機:機械式高溫蠕變持久試驗機

    機械式高溫蠕變持久試驗機



    主機:電子式高溫蠕變持久試驗機

    電子式高溫蠕變持久試驗機


    高溫拉桿夾具

    夾具采用優質高溫材料制造,性能好,使用壽命長;其在高溫高應力水平下能長期連續使用。上下夾具之間更換板材接頭,即可做板材拉伸實驗。

    高溫拉桿夾具

    標準拉桿及夾具示意

    高溫變形測量裝置

    a、試樣的變形通過引伸裝置引出高溫爐,變形引伸裝置均采用優質高溫合金制作,保證在高溫環境下一定的強度,使得試樣的變形量毫無保留的傳遞出來;

    b、采用德國海德漢光柵尺高精密儀器測量;

    c、數據的采集使用本公司專門為海德漢光柵尺開發的數據采集板,此采集板采集頻率高,且與軟件配合使用,可以對采集的數據進行自定義的儲存

     

    高溫變形引伸裝置



    卡口式+緊固帽=固定高溫變形引伸裝置



    德國海德漢光柵尺


    附件:高溫爐

    可為高溫拉伸試驗提供長時間、穩定的試驗溫度環境。

    4.2試樣的制備儀器: CNC加工中心

    機加工啞鈴型圓形橫截面試樣

    應用案列

    上海寶鋼技術研究院

    北京航空材料研究院

    成都飛機工業(集團)公司

    西安航空發動機(集團)有限公司

    南方航空工業公司

    陜西飛機工業公司

    北方重工集團有限公司

    西安國電熱工研究院

    貴州安吉航空鑄造有限公司

    貴州黎明航空發動機有限公司

    北京航空航天大學

    南昌航空航天大學

    中南大學

    … … … …


     

    2017年06月14日

    GB/T2039-2012?金屬材料單軸拉伸蠕變試驗方法試驗方案

    添加時間:

    2017/6/14 14:57:00

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