基于250KN万能材料试验机的高温拉伸横向应变测量技术开发

项目成果介绍

公共技术中心承担的中国科学院仪器设备功能开发技术创新项目——基于250KN万能材料试验机的高温拉伸横向应变测量装置，于2020年9月通过验收。该项目针对现有共振法测试泊松比只可以测量各向同性的材料，无法测量各向异性的材料，具有局限性，贴应变法操作复杂价格昂贵，成本较高，采用非接触应变测量装置进行高温横向应变、高温泊松比的测量。在保留设备原有功能的基础上，通过改造高温炉、使用光学应变测量仪与高速相机搭配组建高温光学横向应变测量系统的方法，搭建样品支架、扩展250KN万能材料试验机的测试功能，使其能够通过静态高温拉伸方法测量材料的高温横向应变和高温泊松比，该项目验收时被评为优秀项目。功能拓展后装置效果图见图1至图5。

该功能扩展项目提升仪器的使用范围及功能，有效解决了中科院战略性先导科技专项钍基熔盐堆核能系统课题中“堆结构材料”的设计需求，为该项目的开展提供了合金材料750℃以内的高温弹性模量、剪切模量、泊松比等设计需要的高温性能参数，项目成果支撑了专项中熔盐堆用镍基合金GH3535材料的性能评估工作，实现了对GH3535合金材料加工性能及二次加工工艺的精准评价，为工艺优化提供了关键指导作用（见图6及图7）。此外，设备经功能扩展后，支撑国家重点研发项目1项、国家自然科学基金项目4项、中科院青促会项目1项、上海市自然科学基金项目2项，并且支撑了国家标准《GB/T44030金属材料 高温压缩试验方法》的制定，该标准已经通过国家标委会批准，2024年12月1号已经发布使用，见图8。

                 图1.改造安装好的高温炉             图2.石英玻璃观察窗

               图3. GOM Correlate软件分析演示图        图4 工业相机

         a）单个点应变测量                           b）纵向应变测量

            c）横向应变测量                                 d） 应力-应变曲线图

        e）模量测量曲线图                             f） 泊松比测量曲线图

图5.测量数据图

图6. GH3535合金工艺性能评估

图7《一种复杂变形成形构件热处理后性能评价方法》 专利

图8《GB/T44030金属材料 高温压缩试验方法》国家标准