1600℃高溫陶瓷抗彎強度試驗機

高溫陶瓷抗彎強度試驗機技術方案

方案信息

標題:高溫陶瓷抗彎強度試驗機技術方案

型號:STR HMOR-1602QP

版本號:V2.1

日期:2025-10-05

編制:洛陽賽特瑞技術部

概述簡介

STR HMOR-1602QP高溫陶瓷抗彎強度試驗機是專為陶瓷材料在高溫環境下進行抗彎強度測試而設計的精密設備。

該1600℃高溫陶瓷抗彎強度試驗機?采用先進的電加熱技術和高精度載荷控制系統,能夠在室溫至1600℃范圍內對陶瓷試樣進行三點或四點彎曲測試,為陶瓷材料的研發、生產和質量控制提供可靠的數據支持。

遵循標準

GB/T 14390-2008《精細陶瓷高溫彎曲強度試驗方法》

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

本設備主要用于:

陶瓷材料研發階段的高溫力學性能評估

陶瓷產品質量控制和批次檢驗

高溫環境下陶瓷材料的失效分析

陶瓷材料工藝優化研究

原理

采用三點或四點彎曲加載方式,將標準尺寸的陶瓷試樣置于高溫環境中,通過精密加載系統施加恒定速率載荷,記錄試樣斷裂時的最大載荷,結合試樣尺寸計算抗彎強度。設備集成高溫爐、精密加載系統、位移測量系統和數據采集分析系統,實現高溫環境下的精確力學測試。

主要技術參數

設備名稱:高溫陶瓷抗彎強度試驗機

英文名稱:High Temperature Ceramic Flexural Strength Testing Machine

設備型號:STR HMOR-1602QP

設備結構:門式框架結構,集成高溫爐、加載系統、控制系統和數據采集系統

最大試驗力:10kN

試驗力測量范圍:0.4%-100%FS

試驗力示值相對誤差:±0.5%

試驗力分辨力:1/500000FS

位移測量范圍:0-200mm

位移示值相對誤差:±0.5%

位移分辨力:0.001mm

變形測量范圍:0-10mm

變形示值相對誤差:±0.5%

變形分辨力:0.001mm

試驗速度范圍:0.001-500mm/min

速度控制精度:±0.5%

高溫爐溫度范圍:室溫-1600℃

溫度控制精度:±2℃

溫度均勻性:±5℃

加熱速率:0-20℃/min

均熱帶長度:100mm

彎曲夾具跨距:20-150mm可調

壓頭半徑:2-10mm可選

試樣尺寸范圍:3×4×40mm至10×20×120mm

電源要求:AC380V±10%,50Hz,15kW

主機重量:約1200kg

主機尺寸:1200×800×2200mm(L×W×H)

可增選配置

四點彎曲夾具

高溫引伸計(1200℃/1600℃)

氣氛控制系統(惰性氣體/還原性氣體)

自動送樣系統

高溫觀察窗

計算機輔助測試軟件(CAQ)

數據云端存儲功能

結構特點

主機框架

采用高強度鑄鐵制造,經時效處理,確保長期穩定性。門式結構便于試樣裝夾和高溫爐維護。

高溫爐系統

硅鉬棒加熱元件,最高溫度1600℃

多段PID溫度控制,確保溫度均勻性

輕質陶瓷纖維保溫層,節能高效

水冷爐殼,確保操作安全

加載系統

精密滾珠絲杠驅動

伺服電機控制,速度范圍寬

高精度載荷傳感器,抗偏載能力強

自動調心裝置,確保加載同軸度

控制系統

基于PLC的集成控制

觸摸屏人機界面

多段程序控制功能

實時數據采集和顯示

安全系統

多重安全聯鎖

超溫保護

過載保護

緊急停止按鈕

標準配置

主機框架(含加載系統)

高溫爐及溫控系統

三點彎曲夾具(跨距可調)

載荷傳感器(10kN)

位移測量系統

數據采集和分析軟件

計算機及打印機

操作手冊和維護工具包

校準證書

質保書

易損件

硅鉬棒加熱元件(壽命約2000小時)

高溫爐保溫材料

彎曲壓頭(陶瓷材質)

密封圈

保險絲

使用壽命

主機框架:≥20年

加載系統:≥10年

高溫爐:≥5年(加熱元件需定期更換)

控制系統:≥8年

傳感器:≥5年

售后質保

整機質保期:1年(自驗收合格之日起)

加熱元件質保:6個月

軟件終身免費升級

提供終身技術支持

響應時間:24小時內

現場服務:48小時內(中國大陸地區)

包裝運輸

小件(夾具、工具等):木箱包裝,內襯防震材料

大件(主機、高溫爐等):簡易包裹+防震支架+防水罩

運輸方式:汽運/海運(根據客戶要求)

交貨期:合同生效后90個工作日

使用環境要求

環境溫度:10-35℃

相對濕度:≤80%RH

大氣壓力:86-106kPa

電源波動:±10%以內

接地電阻:≤4Ω

無強電磁干擾

無腐蝕性氣體

基礎承重:≥2000kg/m2

通風良好,必要時配備空調

使用注意事項(含加熱元件)

升溫速率不超過20℃/min,避免熱沖擊損壞加熱元件

1600℃使用溫度下,連續工作時間不超過4小時

定期檢查加熱元件電阻值,偏差超過20%需更換

爐內嚴禁放置揮發性或腐蝕性物質

降溫時需保持適當通風,避免急冷

新加熱元件首次使用需低溫烘干(200℃保溫2小時)

加熱元件更換必須由專業人員進行

定期檢查爐襯完整性,發現裂縫及時修補

保持爐內清潔,避免污染物影響加熱元件壽命

操作方法(SOP級)

開機前準備

檢查設備接地是否良好

檢查各連接線纜是否松動

檢查高溫爐內是否有異物

檢查冷卻水系統是否正常

檢查彎曲夾具是否安裝正確

準備標準試樣(尺寸符合要求)

試樣安裝

將試樣置于下壓輥中心位置

調整跨距至規定值

確保試樣與壓輥接觸良好

關閉高溫爐門

參數設置

打開控制軟件

輸入試樣基本信息(尺寸、編號等)

設置試驗溫度(室溫-1600℃)

設置升溫速率(≤20℃/min)

設置保溫時間(≥30min)

設置加載速率(通常0.5mm/min)

設置停止條件(最大載荷或位移)

開始試驗

啟動溫控系統,開始升溫

達到設定溫度后,保溫至規定時間

啟動加載系統,開始試驗

觀察試驗過程,記錄異常現象

試樣斷裂后,系統自動停止

保存試驗數據

試驗結束

關閉加熱系統,開始降溫

溫度降至200℃以下方可打開爐門

取出試樣和壓頭

清理爐內雜物

關閉所有電源

填寫設備使用記錄

數據處理

打開數據分析軟件

導入試驗數據

自動計算抗彎強度

生成試驗報告

打印或導出數據

重要聲明

本設備需要專業人員操作使用!

操作人員必須經過專業培訓并取得操作資格證書

高溫操作存在危險,必須嚴格遵守安全規程

設備維護必須由授權技術人員進行

任何未經授權的改裝或維修將導致質保失效

使用中發現異常應立即停機并聯系技術支持

定期校準是確保測試準確性的必要條件

本技術方案最終解釋權歸設備制造商所有

警告:高溫陶瓷測試涉及1600℃極端溫度,操作不當可能導致嚴重人身傷害或設備損壞!

凡是在“高溫下承受機械應力、且一旦斷裂就可能引發安全事故或功能失效”的陶瓷件，都需要做高溫抗彎強度試驗。

陶瓷進行高溫抗彎強度試驗目的

量化服役安全裕度

航空葉片、航天隔熱瓦、汽車渦輪、鋰電窯具等陶瓷部件,工作溫度常達 1000–1600 ℃;高溫抗彎強度是“高溫強度設計”最直接、最敏感的力學指標,直接決定壁厚、肋高、冷卻孔布局等關鍵尺寸。

暴露常溫下看不見的缺陷

晶界玻璃相軟化、微裂紋慢速擴展、氧化誘生裂紋、晶粒異常長大等損傷,只有在高溫、受載雙重刺激下才會顯現;抗彎試驗能在實驗室里“提前”把這些隱患放大成可測量的強度下降。

建立材料-工藝-性能反饋閉環

原料純度、燒結助劑、保溫時間、氣氛壓力、后處理(HIP、表面涂層)等任何工藝波動,都會首先反映在強度上;高溫抗彎數據是工藝窗口優化、質量一致性控制最靈敏的“晴雨表”

陶瓷材料強度試驗方法

1 范圍

本文件描述了陶瓷材料常溫抗壓強度及抗彎強度的測定方法。

本文件適用于陶瓷材料及其輔助材料的測定。

2 規范性引用文件

本文件沒有規范性引用文件。

3 術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1抗壓強度 compressivestrength

材料在單位面積上所能承受的最大載荷。

3.2抗彎強度 bendingstrength

試樣受靜彎曲力作用到破壞時的最大應力。

注:用試樣破壞時所受彎曲力距斷裂處的斷裂模數之比表示。

4 儀器設備

4.1 抗壓強度試驗機:試樣充分壓碎時的壓力在試驗機量程的10%~90%之間。試驗機相對誤差不大

于1%,能等速加荷。其中一塊壓板裝有球形座,能補償試樣受壓面與壓板之間平行度的微小偏差。

4.2 抗彎強度試驗機:相對誤差不大于1%,能夠等速加荷,加荷及支撐刀口直徑為10mm±0.1mm。

4.3 游標卡尺:精度為0.02mm。

4.4 烘箱:能在110 ℃±5 ℃保溫。

4.5 干燥皿。

4.6 天平:精度為0.1g。

5 試樣

5.1 抗壓強度試樣

5.1.1 圓柱體試樣10件,直徑(d)為20mm±2mm,長度(L)為20mm±2mm[粗陶試樣直徑d 為

50mm±5mm,長度(L)為50mm±5mm]。

5.1.2 試樣的制備采用與該材料在實際生產中相同的工藝。

5.1.3 試樣加工至兩底面的不平行度小于0.1mm/mm,母線與底面的不垂直度小于1°。

5.1.4 試樣應無明顯缺陷、表面清潔。

5.2 抗彎強度試樣

5.2.1 長方體試樣10件,長度(L)為120mm±1mm,寬度(b)為20mm±1mm,寬厚比為1∶1。

5.2.2 試樣的制備采用與該材料在實際生產中相同的工藝條件。

5.2.3 試樣應加工規整,無明顯缺陷。

6 試驗步驟

6.1 抗壓強度試驗步驟

6.1.1 將試樣置于溫度為110 ℃±5 ℃的烘箱中,烘干至恒重,然后放入干燥器,冷卻至室溫。

6.1.2 測量并記錄每塊試樣的直徑和長度、精確至0.1mm。

6.1.3 將試樣放入抗壓強度試驗機壓板中心,并在試樣兩受壓面墊襯1mm 厚的草板紙。

6.1.4 選擇適當量程,以2×102 N/s(粗陶1.5×102 N/s)的速度均勻加載直至試樣破碎,記錄試樣破碎

的最大載荷。

6.2 抗彎強度試驗步驟

6.2.1 將試樣置于溫度為110 ℃±5 ℃的烘箱中,烘干至恒重,然后放入干燥器,冷卻至室溫。

6.2.2 將試樣安放在支撐刀口上,調整支撐刀口間距,使支撐刀口以外試樣的長度為10mm,兩個支撐

刀口應在同一平面內且互相平行,并使加荷刀口位于兩支撐刀口的正中。

6.2.3 開啟抗彎強度試驗機。注意加荷刀口接觸試樣時不應沖擊,以平均10N/s~50N/s的速度等速

加荷,(彎曲強度較小的試樣,選擇較低的加荷速度)直至斷裂。記錄試樣斷裂時的最大載荷。

6.2.4 用游標卡尺測量試樣斷裂處的寬度和厚度,精確至0.1mm。

7結果計算及數據處理

8 試驗報告

試驗報告應包括以下內容:

a) 試驗依據;

b) 樣品描述(名稱、數量、種類、尺寸等);

c) 抗壓強度的抗壓強度值、有效試驗次數、最終試驗結果;

d) 抗彎強度的刀口間距、加荷速度、斷面厚度、斷面寬度,抗彎強度值、有效試驗次數、最終試驗

結果;

e) 試驗人員、試驗日期;

f) 其他需要說明的情況。