MTS 首席质料测试科学家 Erik Schwarzkopf 博士依据赶过 30 年的质料测试和编制工程经历，为宏壮客户供应独到的专业常识。

MTS 首席质料测试科学家 Erik Schwarzkopf 博士依据赶过 30 年的质料测试和编制工程经历，为宏壮客户供应独到的专业常识。正在本问答中，他磋议了高温质料测试利用会碰到的几种固有的挑衅，以及应对计谋。

无论是车辆，仍是航空航天，亦或能源发电办法，都必要升高能效比——即擢升出力，这就哀求研发职员必要使器械有更高强度-重量比的新型质料来制备相干的部件，这些部件还必要具有更长的行使寿命。这就哀求人们正在高温处境下展开相仿质料的力学机能测试和评估。

“温度升高” 对待分别研商职员的意旨分别。往往来说，分别的质料正在分别的温度区间散布着分别的最佳强度-重量比，对待高温处境下的质料力学机能试验首要考量三个分别的温度区间：对待咸集物基纤维巩固型复合质料(PMC)的测试温度周围大约正在200°C ～ 500°C，对待超等合金的测试温度周围则大约正在800°C ～ 1000°C，对待陶瓷基复合质料的测试温度周围则高至1500°C。对待试验工程师而言，正在分别温度区间下展开质料力学机能试验必要归纳思量诸众身分来保障试验功效，正在相应的温度条款下获取质料力学属性，取得高质地的试验结果。

正在措置那些试验经过中会接触到样件或者亲密样件的“修造”时，就会碰到相仿的题目，这里的“修造”是指夹具、引伸计、高温炉或者处境箱。这些题目往往是编制性题目，牵一带头全身，试验工程师正在措置这些题目的期间会有一种“ 按下葫芦浮起瓢”的感想。

许众境况下是这些题目会从“样件”滥觞。PMC和CMC质料样件往往为平板型，平常不会像金属样件那样，行使圆棒型样件通过螺纹或者凸台形状夹持正在夹具上。于是，对待PMC质料的样件，我引荐行使经济、高效的液压助力楔形夹具来夹持。PMC样件往往斗劲懦弱，因而行使液压助力楔形夹具匀称的施加夹持力反而会爱戴PCM样件中的巩固纤维。行使全温度型的液压助力楔形夹具，夹头、楔块和样件都正在处境箱内部加热，低浸了温度梯度，还可能坚持平衡的夹持力。这类夹具的体积斗劲大，因而必要设备空间较大的处境箱。

较概略积的夹具安置于处境箱内则必要处境箱的体积变大，这时，力学机能测试经过中的应变丈量就成为下一个挑衅。要是处境箱的体积斗劲小，还可能将引伸计安置于处境箱外，引伸计通过足够长度的延迟杆来接触样件。然则要是处境箱体积较大，过长的延迟杆会带来许众特殊的题目。要么就把引伸计安置于处境箱内部，然则高温或低温对引伸计这类传感器的电子元件有必定的作怪用意。

现正在管理这一题目的措施是行使视频引伸计或者数字图像相干(DIC)本事来竣工应变丈量。这类修造安置于处境箱外面，通过处境箱的视窗来“考察”样件的变形。看上去好似很粗略，但现实上未必如斯。处境箱内部必要有光源，如许摄像头才可能”看明确“样件，正在某些温度条款下，被测对象存正在黑体辐射局面，低浸了对照度，从而影响此类非接触丈量的精度。针对这种境况，MTS开拓了蓝光LED光源来映照样件，采用光学滤波来裁减样件的黑体辐射影响，升高非接触丈量的样件对照度。

质料样件取样要尽量亲昵现实服役条款，PMC 和 CMC 质料的最终成品平常为板型组织，就算是金属质料，因为某些理由，往往没有法子获取足够尺寸质料来制备样件。有些期间，只可从较大的修造部件上截取一小段质料行为被测样件，然则有的期间则无可奈何，根蒂没有足够的空间来取样。比方飞机带头机的涡轮电扇局限，这局限零件正在现实办事时要应对极高的温度处境。为了升高燃油经济性， 还必要进一步擢升燃烧室的温度和压力，越来越众的涡轮电扇带头机采用单晶体金属质料制备中氛围冷叶片。然则正在实行质料力学机能试验时，这些式样繁杂的叶片没有足够的体积截取圆棒型的样件，要是单晶体金属质料的枝晶间距亲昵样件的尺寸，则样件的力学行径或许出现得很不雷同。样件的行径或许与大块头的圆形样件一律分别。

一律分别。比方，正在平常境况下，MTS的高温测试夹具可能知足大无数的高温质料力机能试验利用。然则对待CMC质料的高温试验，因为试验温度往往要赶过1000°C，现有的高温测试夹具依然没有足够的强度来达成试验。正在理思的境况下，夹具最好可能与样件沿途正在高温炉内加热，如许样件的温度梯度最好，同时夹具又没有那么热而失落强度。当然，可能把样件加工得足够长，如许可能采用炉外加持行使平常的冷端夹具就可能做试验了，然则即使是如许，仍旧会带来壮大的温度梯度差错，不得不扩展试验数目来填充温度梯度差错带来的倒霉影响，而且许众期间，也没有或许制备那样大的样件。

MTS编制公司开拓的高温夹具有两种分别的制冷形状，依照所行使的温度处境分别采用分别的式样，然则基础的主意便是让夹持样件的局限温度略低于加热区核心。比方核心区域的温度是1200°C时，夹持局限的温度亲昵1000°C，如许夹具也可能坚持足够的强度，样件标距局限的温度梯度也可能知足试验的哀求。对待测试温度正在1000°C以内的金属质料力学机能试验，采用平常向例制冷的夹具就可能，这种管理计划被通俗利用于高温高周或者高温低周疲惫试验，而对待测试CMC样件，温度最高可能抵达1500°C，MTS则开拓了全新的强制制冷夹具。

这个期间必要采用可能通晓完美测试需求的供应商来合营，这一点很紧要。对待高温质料力学测试，现成成套的准绳贸易化管理计划很少，许众试验室都是依照我方对试验职责的融会来拼装来自分别供应商的产物组成我方的管理计划。然则题目是正在于这些产物的集成办事让人抓狂，引伸计的专家未必可能通晓处境箱或者高温炉的细节，到底是将引伸计安置于处境箱内仍是通过开孔接触试验件。夹具打算专家可能很容易打算冷端夹具，然则正在展开高温质料力学机能测试时给试验件带来了较大的温度梯度差错，对试验结果发生了影响。MTS行为业内俊彦，可能为宏壮客户供应完美的管理计划，编制集成的办事正在MTS公司内部由编制集成与试验专家来达成，其立异的高温质料力学机能试验管理计划裁减了不确定身分，可能正在有限的试验数目中取得足够准确的试验结果。

MTS编制公司创办于1966年，是环球首屈一指的高机能力学试验编制、仿真编制与传感器供应商，而美特斯工业编制(中国)有限公司是MTS编制公司正在中国地域的全资子公司，创办于2008年。MTS编制公司的产物被通俗利用于各行各业，用于升高产物品格，加疾研发进度，蕴涵质料力学机能测试、土木匠程组织测试、航空航天以及汽车耐久性、机能测试与仿真等周围，其进步高机能传感器用于各式振动、压力、处所、声学和载荷丈量。截至2020年10月3日，MTS编制公司环球共有3,000余名员工，2020财年的营销总额为8.28亿美元。

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