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设备功能

热冲击试验装置的实验目的是在规定的试验温度和冷却介质条件下，一定形状和尺寸的试样，在经受急热急冷的温度突变后，根据其破损程度来确定材料的抗热冲击性能。根据用户要求，可以实现五个SiC圆柱体由高温-低温、高温-水、低温-水中往返放置，经受急热急冷的温度突变后，根据其破损程度来确定材料的抗热冲击性能。设备中高温部分炉体采用硅碳管进行加热，可以达到1420℃以内的温度，低温炉体采用硅碳管进行加热，也可以达到1420℃以内的温度，两个炉体垂直放置，高温炉体在上部，低温炉体在下部，低温炉底部为恒温水浴，样品放置在高温炉中加热，后垂直落入到低温炉或恒温水浴中，能够完成高温炉→低温炉→高温炉、高温炉→恒温循环水槽→高温炉或低温炉→恒温循环水槽→低温炉的多次反复急冷急热冲击，进而完成芯块的热冲击性能测试。测试过程中，芯块在高温区至低温区的转移能够能够能够快速完成，为防止芯块在转移过程中大幅降温，芯块在高温区转移至低温区后，有相应控制手段，保证低温炉或恒温循环水槽内温度不出现大幅波动进而影响测试结果。

主要技术参数

本装置中，高温炉与低温炉全部采用碳化硅管进行加热，两个炉体可实现在室温~1420℃间连续升温可调，并可实现任意点恒温。

●高温炉（热冲击实验高温区）：

（1）加热体材料：碳化硅管元件；

（2）最高工作温度：1420℃；

（3）控温精度：优于±0.5℃；

（4）恒温区长度：120mm；

（5）炉腔内径：150mm；

（6）热偶最大允差：±0.25%t；

（7）热偶测温端距样品距离：8mm；

（8）最大升温速率：80℃/min；

（9）恒温区温场均匀性：≤±0.5℃；

（10）炉壁表面温升：≤45℃；

（11）真空单元：真空度≤8Pa，抽速4L/s，真空计精度：真空计选用品牌为成都正华，相对示值误差20%；

（12）气路单元：该单元为3台气体质量流量控制器，实现3气路气体流速连续可调，气体流速范围（0~100）ml/min，3路质量流量控制器适用于N2、Ar、He等惰性保护气氛。并配备电磁阀，3路气路间可自动切换。

●低温炉（热冲击实验低温区）：

（1）加热体材料：碳化硅管元件；

（2）最高工作温度：1420℃；

（3）控温精度：优于±0.5℃；

（4）恒温区长度：120mm；

（5）炉腔内径：150mm；

（6）热偶最大允差：±0.25%t；

（7）热偶测温端距样品距离：8mm；

（8）最大升温速率：80℃/min；

（9）恒温区温场均匀性：≤±0.5℃；

（10）炉壁表面温升：≤45℃；

（11）真空单元：真空度≤8Pa，抽速4L/s，真空计精度：真空计选用品牌为成都正华，相对示值误差20%；

（12）气路单元：该单元为3台气体质量流量控制器，实现3气路气体流速连续可调，气体流速范围（0~100）ml/min，3路质量流量控制器适用于N2、Ar、He等惰性保护气氛。并配备电磁阀，3路气路间可自动切换；

（13）样品由高温炉转移至低温炉后，炉内温度应保持在设定温度±5℃之内。

●恒温循环水槽：

（1）温度范围：-20~100℃，循环水槽同时具备加热及冷却功能，且能够实现-20~100℃任意点水温的恒定；

（2）温度控制精度：优于0.1℃；

（3）水槽容积：20L；

（4）水槽材质：采用304不锈钢，夹层需增加保温材料，内、外壁及保温层总厚度≥30mm；

（5）样品急冷过程中入水口水温与出水水温温差：≤5℃；

（6）可容纳5个SiC芯块，具备加热和制冷功能，可通过设置，对循环水的温度进行自动跟踪调节，出水口流速可调，同时具有低液位及超温报警及保护功能。

●样品夹持及转移机构：

（1）由中心杆及样品夹具组成，可实现不同形状、不同尺寸样品的夹持和自动转移；

（2）试样与试样之间间距大于10mm；

（3）试样与炉膛之间间距大于30mm；

（4）在样品转移过程中不会出现任何机械碰撞，导致样品破损；

（5）可夹持5个SiC芯块，实现试样在高温炉、低温炉及循环水槽的自动快速换，切换时间可控，切换时间≤1s。

●样品规格：

1）材料：SiC陶瓷；

2）形状及尺寸：1、块状样品：长度（5~35）mm、宽度（5~35）mm、高度（5~35）mm；2、柱状样品：直径（5~35）mm，高度（5~35）mm；

3）单次试验样品量：5块。

●控制系统：

（1）可根据温控仪反馈信号，控制高温炉、低温炉热输出电压，实现对炉体内温度的控制；

（2）可通过控制3路质量流量计、电磁阀等，自动设置反应气体种类并控制气体流速；

（3）可自动抽真空并实时显示炉体内真空度值；

（4）可控制转移机构在高温炉→低温炉或高温炉→循环水槽之间自动转移；

（5）可设置实验程序，包括抽真空、真空度设置、保护气氛类别、气体流速、高低温区实验温度、恒温时间、冲击实验循环次数等参数，程序设定后，系统可自动运行，无需人为干预。

（6）联锁保护：具有超温、过流、误操作等联锁保护功能，可与加热单元产生连锁效应，保证设备遇到突发情况时，可及时对硬件或软件进行保护；

（7）运行警报：加热单元、真空单元、气路单元工作异常时，可进行自动报警，报警方式为声光报警，并可通过组态软件及控制柜上的按钮消除报警。