本發明專利技術公開了基于激光輔助加熱的材料高溫溫度場實現方法及系統，包括：在被測試件表面預制合適大小以及一定密度以及隨機度的散斑；通過在石墨板上鉆孔的方式，使試件與石墨板緊密貼合；將試件通過銷釘固定在夾具上，關閉爐門；通過機械泵和擴散泵對高溫爐進行抽真空，直至接近真空狀態；開始電阻絲加熱，緩慢增加電阻絲輸入電流；當高溫爐溫度達到700℃時，設置保溫狀態，控制柜會自整定電流維持當前溫度；打開激光器開始輔助加熱，開始輸出功率設置1％，待激光穩定后再增加功率，每次增加不得超過5％，當功率增加到41％時，試件溫度達到1200℃；開始拉伸實驗，通過非接觸測量設備，測量試件表面散斑變形，獲得試件變形數據。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于材料高溫力學性能參數測定，尤其涉及基于激光輔助加熱的材料高溫溫度場實現方法及系統。
技術介紹
1、材料高溫力學性能的測定與表征對于確保航空航天器的熱穩定性和提升整體性能至關重要，在航空航天器重返大氣層或進行高速飛行任務時，航天器外殼的高溫合金材料在高溫下可能會發生軟化、蠕變甚至熔化，影響航天器的結構穩定性和安全性。因此，材料高溫力學性能的研究對于航天器優化設計、數字分析具有重要意義。通過高溫靜力學拉伸實驗可以測得材料各項力學性能。傳統試件加熱方式是采用高溫爐電阻絲加熱，加熱前首先通過機械泵和油擴散泵對高溫爐進行抽真空操作防止試件和電阻絲高溫氧化。但是電阻絲加熱存在痛點，當電流過大時高溫爐可能會空開斷電保護，電阻絲加熱溫度極限為1000℃，想要達到更高溫度很困難，需采取額外的輔助加熱設備進行升溫。
技術實現思路
1、為解決上述技術問題，本專利技術提出了基于激光輔助加熱的材料高溫溫度場實現方法及系統，實現材料測試件高溫溫度場的均勻性目的。
2、一方面為實現上述目的，本專利技術提供了基于激光輔助加熱的材料高溫溫度場實現方法，包括：
3、步驟一、在被測試件表面預制合適大小以及一定密度以及隨機度的散斑；
4、步驟二、制作了長寬厚為100mm×80mm×3mm的石墨板，由于鐵絲的熔點高達1530℃左右，采用1mm的鐵絲，通過在石墨板上鉆孔的方式，使試件與石墨板緊密貼合；
5、步驟三、將試件通過銷釘固定在夾具上，關閉爐門；
>6、步驟四、通過機械泵和擴散泵對高溫爐進行抽真空操作，直至接近真空狀態；7、步驟五、開始電阻絲加熱，緩慢增加電阻絲輸入電流，防止空開保護；
8、步驟六、當高溫爐溫度達到700℃時，設置保溫狀態，控制柜會自整定電流維持當前溫度；
9、步驟七、打開激光器開始輔助加熱，開始輸出功率設置1％，三分鐘待激光穩定后再增加功率，每次增加不得超過5％，當功率增加到41％時，試件溫度達到1200℃；
10、步驟八、開始拉伸實驗方案，通過非接觸測量設備，測量試件表面散斑變形，獲得試件變形數據。
11、另一方面為實現上述目的，本專利技術還提供了基于激光輔助加熱的材料高溫溫度場實現系統，包括：激光輔助加熱子系統和高溫爐整體加熱子系統；其中，所述激光輔助加熱子系統由激光鏡頭9、光纖激光器10、激光鏡頭冷卻模塊11、激光器冷卻模塊12以及裝有激光器控制軟件的計算機13組成，鏡頭冷水機和激光器冷水機通過水管與所述激光鏡頭9和所述光纖激光器10連接，維持其表面溫度和防止內部器件燒壞，控制軟件通過usb連接光纖激光器10調整加熱功率從而實現控制溫度的目的，石墨板6和試件2通過鐵絲緊固連接，激光照射到石墨板擴大加熱區域從而給所述試件2測試區域升溫；高溫爐整體加熱子系統由電阻絲1、高溫爐冷水循環3、夾具4、測溫b偶5、油擴散泵7以及機械泵8所組成，所述電阻絲1嵌入在高溫內壁，所述高溫爐冷水循環3維持高溫爐外壁常溫狀態，所述測溫b偶5與所述試件2接觸用于測量溫度，所述機械泵8和所述油擴散泵7通過管道與高溫爐連接，組合工作可以實現高溫爐內部真空環境和防止試件高溫氧化，所述試件2和所述夾具4通過銷釘連接。
12、可選的，所述光纖激光器型號為ydfl-2000-cw-915，額定輸出功率為2000w。
13、可選的，所述激光鏡頭冷卻模塊(11)包括：鏡頭冷水機，通過管道與激光鏡頭(9)連接。
14、可選的，激光器冷卻模塊(12)包括：激光器冷水機，通過管道與光纖激光器(10)連接。
15、可選的，高溫爐冷水循環3包括：工業冷水機，通過管道與高溫爐連接。
16、本專利技術技術效果：本專利技術公開了基于激光輔助加熱的材料高溫溫度場實現方法及系統，應用于實現材料高溫力學性能測試區域均勻溫度場，基于高溫爐螺旋式電阻絲對試件整體加熱，通過高溫爐背面觀察窗利用列陣式光纖激光器直接照射石墨板，石墨板吸收激光能量并且擴大加熱區域，熱輻射使得試件測試區域溫度場均勻。
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【技術保護點】
1.基于激光輔助加熱的材料高溫溫度場實現方法，其特征在于，包括：
2.基于激光輔助加熱的材料高溫溫度場實現系統，其特征在于，用于實施權利要求1所述的基于激光輔助加熱的材料高溫溫度場實現方法，所述系統包括：
3.如權利要求2所述的基于激光輔助加熱的材料高溫溫度場實現系統，其特征在于，所述光纖激光器型號為YDFL-2000-CW-915，額定輸出功率為2000W。
4.如權利要求2所述的基于激光輔助加熱的材料高溫溫度場實現系統，其特征在于，所述激光鏡頭冷卻模塊(11)包括：鏡頭冷水機，通過管道與激光鏡頭(9)連接。
5.如權利要求2所述的基于激光輔助加熱的材料高溫溫度場實現系統，其特征在于，激光器冷卻模塊(12)包括：激光器冷水機，通過管道與光纖激光器(10)連接。
6.如權利要求2所述的基于激光輔助加熱的材料高溫溫度場實現系統，其特征在于，高溫爐冷水循環(3)包括：工業冷水機，通過管道與高溫爐連接。
【技術特征摘要】
1.基于激光輔助加熱的材料高溫溫度場實現方法，其特征在于，包括：
2.基于激光輔助加熱的材料高溫溫度場實現系統，其特征在于，用于實施權利要求1所述的基于激光輔助加熱的材料高溫溫度場實現方法，所述系統包括：
3.如權利要求2所述的基于激光輔助加熱的材料高溫溫度場實現系統，其特征在于，所述光纖激光器型號為ydfl-2000-cw-915，額定輸出功率為2000w。
4.如權利要求2所述的基于激光輔助...
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡育佳，李沖，楊旭東，朱堅民，黃家偉，王文，胡純樸，
申請(專利權)人：上海理工大學，
類型：發明
國別省市：
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