(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211079171.9 (22)申请日 2022.09.05 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210016 江苏省南京市秦淮区御道街 29号 (72)发明人 宋迎东　吴伟晶　牛序铭　孙志刚　 陈西辉　吴有训　姚旭博　 (74)专利代理 机构 南京瑞弘专利商标事务所 (普通合伙) 32249 专利代理师 吴旭 (51)Int.Cl. G01N 3/18(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01N 3/04(2006.01) (54)发明名称 一种超高温湿氧气氛与载荷协同作用的试 验装置及方法 (57)摘要 本发明公开了一种超高温湿氧气氛与载荷 协同作用的试验装置及方法， 该装置包括前腔和 后腔， 前腔包括前主腔体、 C形缺口和出气管道， 后腔包括后主腔体、 U形缺口、 进气管道、 温度采 集孔和分流器， 装置设计合理， 结构简单， 加工成 本低， 具有很强的通用性。 该装置及方法克服了 对材料的高温湿氧气氛或载荷单一因素研究的 不全面性， 通过将湿氧气氛均匀散布在耐高温无 杂质腔体内与试样标距段充分接触实现超高温 湿氧氧化环境， 配合力学试验机， 可用于研究载 荷和超高温湿氧氧化的协同作用对材料性能的 影响， 还可以研究应力与超高温湿氧氧化之间的 耦合机理， 从而准确揭示材料在服役阶段的高温 力学‑化学性能演化规律， 对航空部件的长期安 全可靠地运行具有重要的理论意义和工程应用 价值。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115452601 A 2022.12.09 CN 115452601 A 1.一种超高温湿氧气氛与载荷协同作用的试验装置， 其特征在于： 包括前腔 （1） 和后腔 （2） ， 所述前腔 （1） 包括位于前端的出气管道 （4） 和位于后端的前主腔体 （3） ， 所述后腔 （2） 包 括前端的后主腔体 （6） 和位于后端的进气管道 （7） ， 所述前主腔体 （3） 的后端设置有向前凹 陷的凹槽， 所述凹槽的后端设置有一对前缺口 （5） ， 所述后主腔体 （6） 的前端设置有向前凸 出的凸台 （11） ， 所述凸台 （11） 的前端设置有一对后缺口 （8） ， 所述凹槽 （12） 与凸台 （11） 相匹 配， 所述前缺口 （5） 和后缺口 （8） 相匹配， 当前腔 （1） 和后腔 （2） 闭合时， 位于后主腔体 （6） 前 端的凸台 （11） 卡入位于前主腔体 （3） 后端的凹槽 （12） 内， 前主腔体 （3） 与后主腔体 （6） 之间 形成密闭空间， 且 前缺口 （5） 和 后缺口 （8） 相匹配形成一对通孔， 位于前主腔体 （3） 前端的出 气管道 （4） 与位于后主腔体 （6） 后端的进气管道 （7） 均 与密闭空间连通。 2.根据权利要求1所述的超高温湿氧气氛与载荷协同作用的试验装置， 其特征在于： 所 述前缺口 （5） 为C形缺口， 所述后缺口 （8） 为U形缺口， 当位于后主腔体 （6） 前端的凸台卡入位 于前主腔 体 （3） 后端的凹槽内时， 所述C形缺口与U 形缺口形成的一对O形通孔的连线垂直于 前主腔体 （3） 和后主腔体 （6） 的轴心。 3.根据权利要求1所述的超高温湿氧气氛与载荷协同作用的试验装置， 其特征在于： 所 述后主腔体 （6） 的后端还设置有温度采集孔 （9） ， 热电偶 （16） 自温度采集孔 （9） 插入后主腔 体 （6） 内部， 所述温度采集 孔 （9） 的直径大于热电偶 （16） 的直径。 4.根据权利要求1所述的超高温湿氧气氛与载荷协同作用的试验装置， 其特征在于： 所 述前主腔体 （3） 和后主腔体 （6） 闭合状态下置于超高温炉 （17） 内， 且所述前主腔体 （3） 和后 主腔体 （6） 闭合状态时形成的圆柱外形与超高温炉 （17） 的炉膛内壁相匹配， 超高温炉 （17） 炉壁的对应位置加工有圆柱孔供进气管道 （7） 、 出气管道 （4） 和热电偶 （16） 穿过。 5.根据权利要求1所述的超高温湿氧气氛与载荷协同作用的试验装置， 其特征在于： 所 述进气管道 （7） 自后端向前端伸入后主腔体 （6） 内， 位于后主腔 体 （6） 内的进气管道 （7） 前端 设置有分流器 （10） ， 所述分流器 （10） 引导进气管道 （7） 内的气体向前主腔体 （3） 和后主腔体 （6） 形成的密闭空间内四周发散 。 6.根据权利要求1所述的超高温湿氧气氛与载荷协同作用的试验装置， 其特征在于： 所 述进气管道 （7） 与湿氧气氛生成设备相连接， 所述出气管道 （4） 与冷凝器 （15） 相连接 。 7.根据权利要求1所述的超高温湿氧气氛与载荷协同作用的试验装置， 其特征在于： 所 述进气管道 （7） 与后主腔体 （6） 不同轴， 所述出气管道 （4） 与前主腔体 （3） 也 不同轴。 8.根据权利要求1所述的超高温湿氧气氛与载荷协同作用的试验装置， 其特征在于： 所 述前腔 （1） 和后腔 （2） 在试验前相互分离， 在试验过程中闭合； 所述前腔 （1） 和后腔 （2） 均采 用一体化成型工艺。 9.一种基于权利要求1 ‑8任一所述的超高温湿氧气氛与载荷协同作用的试验方法， 其 特征在于， 包括以下步骤： 步骤1、 将前腔 （1） 与后腔 （2） 分离， 将试件 （18） 的上下两端分别固定于上夹具 （13） 和下 夹具 （14） ； 步骤2、 将前腔 （1） 与后腔 （2） 关闭， 使试件 （18） 竖直穿过C形缺口与U形缺口形成的O形 通孔； 步骤3、 向进气管道 （7） 通入惰性气体， 并操作超高温炉 （17） 升温至目标温度； 步骤4、 温度达 到目标温度后， 向进气管道 （7） 通入湿氧气体， 同时停止通入惰性气体；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115452601 A 2步骤5、 操作力学 试验机对试件 （18） 加载， 超高温湿氧气氛与载荷协同作用。 10.根据权利要求9所述的超高温湿氧气氛与载荷协同作用的试验方法， 其特征在于， 所述步骤5的加载程序停止后， 应立即降温， 同时再次将通入的气体切换为惰性气体。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115452601 A 3