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設備功能

熱沖擊試驗裝置的實驗目的是在規定的試驗溫度和冷卻介質條件下，一定形狀和尺寸的試樣，在經受急熱急冷的溫度突變后，根據其破損程度來確定材料的抗熱沖擊性能。根據用戶要求，可以實現五個SiC圓柱體由高溫-低溫、高溫-水、低溫-水中往返放置，經受急熱急冷的溫度突變后，根據其破損程度來確定材料的抗熱沖擊性能。設備中高溫部分爐體采用硅碳管進行加熱，可以達到1420℃以內的溫度，低溫爐體采用硅碳管進行加熱，也可以達到1420℃以內的溫度，兩個爐體垂直放置，高溫爐體在上部，低溫爐體在下部，低溫爐底部為恒溫水浴，樣品放置在高溫爐中加熱，后垂直落入到低溫爐或恒溫水浴中，能夠完成高溫爐→低溫爐→高溫爐、高溫爐→恒溫循環水槽→高溫爐或低溫爐→恒溫循環水槽→低溫爐的多次反復急冷急熱沖擊，進而完成芯塊的熱沖擊性能測試。測試過程中，芯塊在高溫區至低溫區的轉移能夠能夠能夠快速完成，為防止芯塊在轉移過程中大幅降溫，芯塊在高溫區轉移至低溫區后，有相應控制手段，保證低溫爐或恒溫循環水槽內溫度不出現大幅波動進而影響測試結果。

主要技術參數

本裝置中，高溫爐與低溫爐全部采用碳化硅管進行加熱，兩個爐體可實現在室溫~1420℃間連續升溫可調，并可實現任意點恒溫。

●高溫爐（熱沖擊實驗高溫區）：

（1）加熱體材料：碳化硅管元件；

（2）最高工作溫度：1420℃；

（3）控溫精度：優于±0.5℃；

（4）恒溫區長度：120mm；

（5）爐腔內徑：150mm；

（6）熱偶最大允差：±0.25%t；

（7）熱偶測溫端距樣品距離：8mm；

（8）最大升溫速率：80℃/min；

（9）恒溫區溫場均勻性：≤±0.5℃；

（10）爐壁表面溫升：≤45℃；

（11）真空單元：真空度≤8Pa，抽速4L/s，真空計精度：真空計選用品牌為成都正華，相對示值誤差20%；

（12）氣路單元：該單元為3臺氣體質量流量控制器，實現3氣路氣體流速連續可調，氣體流速范圍（0~100）ml/min，3路質量流量控制器適用于N2、Ar、He等惰性保護氣氛。并配備電磁閥，3路氣路間可自動切換。

●低溫爐（熱沖擊實驗低溫區）：

（1）加熱體材料：碳化硅管元件；

（2）最高工作溫度：1420℃；

（3）控溫精度：優于±0.5℃；

（4）恒溫區長度：120mm；

（5）爐腔內徑：150mm；

（6）熱偶最大允差：±0.25%t；

（7）熱偶測溫端距樣品距離：8mm；

（8）最大升溫速率：80℃/min；

（9）恒溫區溫場均勻性：≤±0.5℃；

（10）爐壁表面溫升：≤45℃；

（11）真空單元：真空度≤8Pa，抽速4L/s，真空計精度：真空計選用品牌為成都正華，相對示值誤差20%；

（12）氣路單元：該單元為3臺氣體質量流量控制器，實現3氣路氣體流速連續可調，氣體流速范圍（0~100）ml/min，3路質量流量控制器適用于N2、Ar、He等惰性保護氣氛。并配備電磁閥，3路氣路間可自動切換；

（13）樣品由高溫爐轉移至低溫爐后，爐內溫度應保持在設定溫度±5℃之內。

●恒溫循環水槽：

（1）溫度范圍：-20~100℃，循環水槽同時具備加熱及冷卻功能，且能夠實現-20~100℃任意點水溫的恒定；

（2）溫度控制精度：優于0.1℃；

（3）水槽容積：20L；

（4）水槽材質：采用304不銹鋼，夾層需增加保溫材料，內、外壁及保溫層總厚度≥30mm；

（5）樣品急冷過程中入水口水溫與出水水溫溫差：≤5℃；

（6）可容納5個SiC芯塊，具備加熱和制冷功能，可通過設置，對循環水的溫度進行自動跟蹤調節，出水口流速可調，同時具有低液位及超溫報警及保護功能。

●樣品夾持及轉移機構：

（1）由中心桿及樣品夾具組成，可實現不同形狀、不同尺寸樣品的夾持和自動轉移；

（2）試樣與試樣之間間距大于10mm；

（3）試樣與爐膛之間間距大于30mm；

（4）在樣品轉移過程中不會出現任何機械碰撞，導致樣品破損；

（5）可夾持5個SiC芯塊，實現試樣在高溫爐、低溫爐及循環水槽的自動快速換，切換時間可控，切換時間≤1s。

●樣品規格：

1）材料：SiC陶瓷；

2）形狀及尺寸：1、塊狀樣品：長度（5~35）mm、寬度（5~35）mm、高度（5~35）mm；2、柱狀樣品：直徑（5~35）mm，高度（5~35）mm；

3）單次試驗樣品量：5塊。

●控制系統：

（1）可根據溫控儀反饋信號，控制高溫爐、低溫爐熱輸出電壓，實現對爐體內溫度的控制；

（2）可通過控制3路質量流量計、電磁閥等，自動設置反應氣體種類并控制氣體流速；

（3）可自動抽真空并實時顯示爐體內真空度值；

（4）可控制轉移機構在高溫爐→低溫爐或高溫爐→循環水槽之間自動轉移；

（5）可設置實驗程序，包括抽真空、真空度設置、保護氣氛類別、氣體流速、高低溫區實驗溫度、恒溫時間、沖擊實驗循環次數等參數，程序設定后，系統可自動運行，無需人為干預。

（6）聯鎖保護：具有超溫、過流、誤操作等聯鎖保護功能，可與加熱單元產生連鎖效應，保證設備遇到突發情況時，可及時對硬件或軟件進行保護；

（7）運行警報：加熱單元、真空單元、氣路單元工作異常時，可進行自動報警，報警方式為聲光報警，并可通過組態軟件及控制柜上的按鈕消除報警。