文天精策定制原位拉伸冷热台,是集力学加载、宽温域温控、多场耦合观测于一体的高阶材料研究平台。设备面向微纳及小尺度样品设计,普遍适用于生物组织、金属、陶瓷、涂层、玻璃、聚合物、纤维等多种材料,可在-190℃~600℃/RT~1200℃范围内实现高精度温控,温控精度达±0.1℃,最大载荷5000N。

系统可在动态载荷与极端温度耦合下,对材料行为进行原位实时观测,搭配光学显微镜、DIC数字图像相关、力学测试系统,同步采集载荷—形变—温度数据,直观关联微观结构演化,可定量揭示材料微观力学、相变、高温蠕变、疲劳断裂、弯曲分层及形变过程中电学性能变化,为复杂工况下材料机理研究、结构设计与工艺优化提供关键支撑。

本次针对上海交通大学提供的钛合金样品,开展室温与950℃高温下原位拉伸对比测试。

 

DIC耦合温控力控的全场显微应变测量系统系统

系统配置:DIC耦合温控+力控全场显微应变测量系统

1主机及力学控制系统

1) 主机

  • 支持恒速、恒力两种加载模式

  • 可配套显微镜、光谱仪、DIC、视觉引伸计联用

  • 气密腔体可通保护气,低温运行不结霜

  • 模块化紧凑设计,支持水平/竖直安装

2) 温度控制器

  • 液氮+电热模式:-190℃~600℃

  • 电加热模式(选配):RT~1000℃

  • 通用接口结构,适配多温区力学测试

3) 控制软件

  • XTDIC专业分析软件

2实验准备

  • 样品尺寸可按需定制

 

  • 样品表面进行散斑制作,满足DIC应变测量要求

 

  • 使用标准冷热拉伸样品台(尺寸可定制)

3实验操作

分别在室温与950℃高温下进行测试:加载方式:双向拉伸;拉伸速度:0.6mm/min

 

4实验结果

1) 室温:

该实验记录了钛合金试样的力-变形数据。试样在拉伸过程中承受的屈服力约1505N时,,此时对应的位移约为1.2mm。随后试样在位移达到约2.3mm、载荷降至1502N左右时发生断裂。

 

下图为室温下状态下变形从均匀到局部化的0%~90%过程。在90%加载阶段,位移场的剧烈非均匀分布与突出梯度,是颈缩已发生并进入严重局域化的直接证据。该阶段为裂缝萌生的前兆,与宏观力-位移曲线中峰值后承载力下降的阶段完全对应。

2) 高温950℃:

根据实验数据,该钛合金试样在950℃高温拉伸时,其屈服力突出降低至一个较低的水平。试样在达到该屈服力后,能够承受持续的大塑性变形,断裂时的位移大于室温下的2.3mm,展现出相对较好的高温延展性。

 

从0~90%变化看出在高温下长期承受应力,钛合金会发生缓慢的、持续的塑性变形。

技术特点

1.宽温域高精度:-190℃~1200℃连续可调,温控精度±0.1℃,满足高温合金极端工况测试。

2.多场耦合测试:温控+力学加载+DIC显微应变同步测量,实现宏微观性能关联分析。

3.环境可控:气密腔体可通保护气,抑制高温氧化,保证测试真实性。

4.加载模式丰富:支持拉伸、压缩、弯曲、剪切,适配多种力学性能研究。

5.高度联用兼容:可对接显微镜、光谱仪等设备,实现多维度原位表征。

6.专业数据分析:XTDIC软件实现全场应变、位移场可视化,科学揭示材料变形机理。