1600℃高温陶瓷抗弯强度试验机

高温陶瓷抗弯强度试验机技术方案

方案信息

标题:高温陶瓷抗弯强度试验机技术方案

型号:STR HMOR-1602QP

版本号:V2.1

日期:2025-10-05

编制:洛阳赛特瑞技术部

概述简介

STR HMOR-1602QP高温陶瓷抗弯强度试验机是专为陶瓷材料在高温环境下进行抗弯强度测试而设计的精密设备。

该1600℃高温陶瓷抗弯强度试验机 采用先进的电加热技术和高精度载荷控制系统,能够在室温至1600℃范围内对陶瓷试样进行三点或四点弯曲测试,为陶瓷材料的研发、生产和质量控制提供可靠的数据支持。

遵循标准

GB/T 14390-2008《精细陶瓷高温弯曲强度试验方法》

ASTM C1161-18《Standard Test Method for Flexural Strength of Advanced Ceramics at Ambient Temperature》

ASTM C1211-18《Standard Test Method for Flexural Strength of Advanced Ceramics at Elevated Temperatures》

ISO 17565:2003《Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) -- Test method for flexural strength of monolithic ceramics at elevated temperatures》

用途

本设备主要用于:

陶瓷材料研发阶段的高温力学性能评估

陶瓷产品质量控制和批次检验

高温环境下陶瓷材料的失效分析

陶瓷材料工艺优化研究

原理

采用三点或四点弯曲加载方式,将标准尺寸的陶瓷试样置于高温环境中,通过精密加载系统施加恒定速率载荷,记录试样断裂时的最大载荷,结合试样尺寸计算抗弯强度。设备集成高温炉、精密加载系统、位移测量系统和数据采集分析系统,实现高温环境下的精确力学测试。

主要技术参数

设备名称:高温陶瓷抗弯强度试验机

英文名称:High Temperature Ceramic Flexural Strength Testing Machine

设备型号:STR HMOR-1602QP

设备结构:门式框架结构,集成高温炉、加载系统、控制系统和数据采集系统

最大试验力:10kN

试验力测量范围:0.4%-100%FS

试验力示值相对误差:±0.5%

试验力分辨力:1/500000FS

位移测量范围:0-200mm

位移示值相对误差:±0.5%

位移分辨力:0.001mm

变形测量范围:0-10mm

变形示值相对误差:±0.5%

变形分辨力:0.001mm

试验速度范围:0.001-500mm/min

速度控制精度:±0.5%

高温炉温度范围:室温-1600℃

温度控制精度:±2℃

温度均匀性:±5℃

加热速率:0-20℃/min

均热带长度:100mm

弯曲夹具跨距:20-150mm可调

压头半径:2-10mm可选

试样尺寸范围:3×4×40mm至10×20×120mm

电源要求:AC380V±10%,50Hz,15kW

主机重量:约1200kg

主机尺寸:1200×800×2200mm(L×W×H)

可增选配置

四点弯曲夹具

高温引伸计(1200℃/1600℃)

气氛控制系统(惰性气体/还原性气体)

自动送样系统

高温观察窗

计算机辅助测试软件(CAQ)

数据云端存储功能

结构特点

主机框架

采用高强度铸铁制造,经时效处理,确保长期稳定性。门式结构便于试样装夹和高温炉维护。

高温炉系统

硅钼棒加热元件,最高温度1600℃

多段PID温度控制,确保温度均匀性

轻质陶瓷纤维保温层,节能高效

水冷炉壳,确保操作安全

加载系统

精密滚珠丝杠驱动

伺服电机控制,速度范围宽

高精度载荷传感器,抗偏载能力强

自动调心装置,确保加载同轴度

控制系统

基于PLC的集成控制

触摸屏人机界面

多段程序控制功能

实时数据采集和显示

安全系统

多重安全联锁

超温保护

过载保护

紧急停止按钮

标准配置

主机框架(含加载系统)

高温炉及温控系统

三点弯曲夹具(跨距可调)

载荷传感器(10kN)

位移测量系统

数据采集和分析软件

计算机及打印机

操作手册和维护工具包

校准证书

质保书

易损件

硅钼棒加热元件(寿命约2000小时)

高温炉保温材料

弯曲压头(陶瓷材质)

密封圈

保险丝

使用寿命

主机框架:≥20年

加载系统:≥10年

高温炉:≥5年(加热元件需定期更换)

控制系统:≥8年

传感器:≥5年

售后质保

整机质保期:1年(自验收合格之日起)

加热元件质保:6个月

软件终身免费升级

提供终身技术支持

响应时间:24小时内

现场服务:48小时内(中国大陆地区)

包装运输

小件(夹具、工具等):木箱包装,内衬防震材料

大件(主机、高温炉等):简易包裹+防震支架+防水罩

运输方式:汽运/海运(根据客户要求)

交货期:合同生效后90个工作日

使用环境要求

环境温度:10-35℃

相对湿度:≤80%RH

大气压力:86-106kPa

电源波动:±10%以内

接地电阻:≤4Ω

无强电磁干扰

无腐蚀性气体

基础承重:≥2000kg/m2

通风良好,必要时配备空调

使用注意事项(含加热元件)

升温速率不超过20℃/min,避免热冲击损坏加热元件

1600℃使用温度下,连续工作时间不超过4小时

定期检查加热元件电阻值,偏差超过20%需更换

炉内严禁放置挥发性或腐蚀性物质

降温时需保持适当通风,避免急冷

新加热元件首次使用需低温烘干(200℃保温2小时)

加热元件更换必须由专业人员进行

定期检查炉衬完整性,发现裂缝及时修补

保持炉内清洁,避免污染物影响加热元件寿命

操作方法(SOP级)

开机前准备

检查设备接地是否良好

检查各连接线缆是否松动

检查高温炉内是否有异物

检查冷却水系统是否正常

检查弯曲夹具是否安装正确

准备标准试样(尺寸符合要求)

试样安装

将试样置于下压辊中心位置

调整跨距至规定值

确保试样与压辊接触良好

关闭高温炉门

参数设置

打开控制软件

输入试样基本信息(尺寸、编号等)

设置试验温度(室温-1600℃)

设置升温速率(≤20℃/min)

设置保温时间(≥30min)

设置加载速率(通常0.5mm/min)

设置停止条件(最大载荷或位移)

开始试验

启动温控系统,开始升温

达到设定温度后,保温至规定时间

启动加载系统,开始试验

观察试验过程,记录异常现象

试样断裂后,系统自动停止

保存试验数据

试验结束

关闭加热系统,开始降温

温度降至200℃以下方可打开炉门

取出试样和压头

清理炉内杂物

关闭所有电源

填写设备使用记录

数据处理

打开数据分析软件

导入试验数据

自动计算抗弯强度

生成试验报告

打印或导出数据

重要声明

本设备需要专业人员操作使用!

操作人员必须经过专业培训并取得操作资格证书

高温操作存在危险,必须严格遵守安全规程

设备维护必须由授权技术人员进行

任何未经授权的改装或维修将导致质保失效

使用中发现异常应立即停机并联系技术支持

定期校准是确保测试准确性的必要条件

本技术方案最终解释权归设备制造商所有

警告:高温陶瓷测试涉及1600℃极端温度,操作不当可能导致严重人身伤害或设备损坏!

凡是在“高温下承受机械应力、且一旦断裂就可能引发安全事故或功能失效”的陶瓷件，都需要做高温抗弯强度试验。

陶瓷进行高温抗弯强度试验目的

量化服役安全裕度

航空叶片、航天隔热瓦、汽车涡轮、锂电窑具等陶瓷部件,工作温度常达 1000–1600 ℃;高温抗弯强度是“高温强度设计”最直接、最敏感的力学指标,直接决定壁厚、肋高、冷却孔布局等关键尺寸。

暴露常温下看不见的缺陷

晶界玻璃相软化、微裂纹慢速扩展、氧化诱生裂纹、晶粒异常长大等损伤,只有在高温、受载双重刺激下才会显现;抗弯试验能在实验室里“提前”把这些隐患放大成可测量的强度下降。

建立材料-工艺-性能反馈闭环

原料纯度、烧结助剂、保温时间、气氛压力、后处理(HIP、表面涂层)等任何工艺波动,都会首先反映在强度上;高温抗弯数据是工艺窗口优化、质量一致性控制最灵敏的“晴雨表”

陶瓷材料强度试验方法

1 范围

本文件描述了陶瓷材料常温抗压强度及抗弯强度的测定方法。

本文件适用于陶瓷材料及其辅助材料的测定。

2 规范性引用文件

本文件没有规范性引用文件。

3 术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1抗压强度 compressivestrength

材料在单位面积上所能承受的最大载荷。

3.2抗弯强度 bendingstrength

试样受静弯曲力作用到破坏时的最大应力。

注:用试样破坏时所受弯曲力距断裂处的断裂模数之比表示。

4 仪器设备

4.1 抗压强度试验机:试样充分压碎时的压力在试验机量程的10%~90%之间。试验机相对误差不大

于1%,能等速加荷。其中一块压板装有球形座,能补偿试样受压面与压板之间平行度的微小偏差。

4.2 抗弯强度试验机:相对误差不大于1%,能够等速加荷,加荷及支撑刀口直径为10mm±0.1mm。

4.3 游标卡尺:精度为0.02mm。

4.4 烘箱:能在110 ℃±5 ℃保温。

4.5 干燥皿。

4.6 天平:精度为0.1g。

5 试样

5.1 抗压强度试样

5.1.1 圆柱体试样10件,直径(d)为20mm±2mm,长度(L)为20mm±2mm[粗陶试样直径d 为

50mm±5mm,长度(L)为50mm±5mm]。

5.1.2 试样的制备采用与该材料在实际生产中相同的工艺。

5.1.3 试样加工至两底面的不平行度小于0.1mm/mm,母线与底面的不垂直度小于1°。

5.1.4 试样应无明显缺陷、表面清洁。

5.2 抗弯强度试样

5.2.1 长方体试样10件,长度(L)为120mm±1mm,宽度(b)为20mm±1mm,宽厚比为1∶1。

5.2.2 试样的制备采用与该材料在实际生产中相同的工艺条件。

5.2.3 试样应加工规整,无明显缺陷。

6 试验步骤

6.1 抗压强度试验步骤

6.1.1 将试样置于温度为110 ℃±5 ℃的烘箱中,烘干至恒重,然后放入干燥器,冷却至室温。

6.1.2 测量并记录每块试样的直径和长度、精确至0.1mm。

6.1.3 将试样放入抗压强度试验机压板中心,并在试样两受压面垫衬1mm 厚的草板纸。

6.1.4 选择适当量程,以2×102 N/s(粗陶1.5×102 N/s)的速度均匀加载直至试样破碎,记录试样破碎

的最大载荷。

6.2 抗弯强度试验步骤

6.2.1 将试样置于温度为110 ℃±5 ℃的烘箱中,烘干至恒重,然后放入干燥器,冷却至室温。

6.2.2 将试样安放在支撑刀口上,调整支撑刀口间距,使支撑刀口以外试样的长度为10mm,两个支撑

刀口应在同一平面内且互相平行,并使加荷刀口位于两支撑刀口的正中。

6.2.3 开启抗弯强度试验机。注意加荷刀口接触试样时不应冲击,以平均10N/s~50N/s的速度等速

加荷,(弯曲强度较小的试样,选择较低的加荷速度)直至断裂。记录试样断裂时的最大载荷。

6.2.4 用游标卡尺测量试样断裂处的宽度和厚度,精确至0.1mm。

7结果计算及数据处理

8 试验报告

试验报告应包括以下内容:

a) 试验依据;

b) 样品描述(名称、数量、种类、尺寸等);

c) 抗压强度的抗压强度值、有效试验次数、最终试验结果;

d) 抗弯强度的刀口间距、加荷速度、断面厚度、断面宽度,抗弯强度值、有效试验次数、最终试验

结果;

e) 试验人员、试验日期;

f) 其他需要说明的情况。