一種可用于高真空超高溫環境的多維可調諧承載裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種承載裝置，尤其涉及一種可用于高真空超高溫環境的多維可調諧承載裝置。
【背景技術】
[0002]高超聲速飛行器所面臨的嚴峻的氣動熱環境對防熱材料高溫力學性能提出了極大挑戰。由于材料在線服役測試的成本非常高，對防熱材料的表征與評價需要一系列的地面模擬測試。高溫材料的催化、氧化特性的研究，需要在高真空、高溫的實驗條件下進行，因此需要一種可用于高真空超高溫環境的承載裝置以承載試樣。特殊的實驗條件要求承載裝置能夠承受至少1800°c的高溫，同時需要具有較低的導熱特性以維持試樣溫度。在如此高溫下要求承載裝置具有很好的化學穩定性，防止其反應產物對實驗環境的污染。傳統的樣品臺不能滿足如此苛刻的條件，而且存在內部熱應力過大導致樣品臺在試驗過程中易碎裂、不可重復使用等缺點。且更為重要的是，傳統的樣品臺不能隨意改變試樣在實驗時的角度，在實驗多樣性和靈活性方面存在明顯不足。
【發明內容】
[0003]本發明的實施例提供了一種用于高溫動密封結構性能測試的地面模擬試驗方法及裝置，能有效模擬高溫動密封結構的服役環境，試驗效率高、成本低。
[0004]根據本發明的一個方面，提供了一種可用于高真空超高溫環境的三維可調諧承載裝置，包括:
[0005]真空腔1，所述真空腔I位于操作平臺7上；
[0006]耐高溫托架2，所述耐高溫托架2上端直接與試樣接觸，所述耐高溫托架2下端置于水冷臺凹槽中；
[0007]水冷臺3，所述水冷臺3置于XY向移動平臺4凹槽內，再整體固定于連接法蘭5上;
[0008]移動控制系統，所述移動控制系統可用于控制試樣的XY向和Z向移動。
[0009]優選地，所述耐高溫托架2為一體結構，由多個支撐腳21和托架主體結構22組成。
[0010]優選地，所述支撐腳21為變截面結構，上部截面小，下部截面大。
[0011]優選地，所述耐高溫托架具有4個支撐腳。
[0012]優選地，所述耐高溫托架2由氧化鋯陶瓷制備。
[0013]優選地，所述移動控制系統包括支撐桿15，所述支撐桿15支撐連接法蘭5、XY向移動平臺4、水冷臺3和耐高溫托架2懸空于真空腔I內；
[0014]所述支撐桿15為中空結構，x、y向移動平臺控制電纜10和冷卻水管道16穿過該中空結構；
[0015]所述移動控制系統還包括波紋管13和密封法蘭14，用于配合支撐桿15完成密封；
[0016]所述法蘭密封14通過Z軸絲桿8與驅動電機6連接，用于實現Z向調諧功能；
[0017]所述X、y向移動平臺控制電纜10和z向移動平臺控制電纜9連接到集成控制器11上，實現三維可調諧功能。
[0018]優選地，所述移動控制系統還包括R弧度平臺和T旋轉平臺。
[0019]優選地，所述水冷臺3采用中空水冷結構并通過冷卻水管道16與外部冷卻循環水相連。
[0020]優選地，所述耐高溫托架2的托架主體結構置于水冷臺凹槽內后形成間隙，所述間隙為0.5_2mm。
[0021]優選地，所述耐高溫托架2通過不銹鋼卡套接頭12與XY向移動平臺4上卡套接口相連。
[0022]根據本發明的另一個方面，提供了一種可用于高真空超高溫環境的三維可調諧承載裝置的使用方法，包括如下步驟:
[0023]步驟A，調整試樣使試樣軸心與耐高溫托架中心孔在同一軸線上；
[0024]步驟B，調整移動控制系統，使試樣處于需要的加熱位置；
[0025]步驟C，抽真空使得真空壓力為10 3Pa至10Pa，通電加熱源將試樣加熱到1400°C至 1800。。。
[0026]與現有技術相比，本發明的有益效果在于:
[0027]本發明能夠應用于高真空、高溫實驗環境，并在高溫下保持承載性能；可以應用于如電磁感應加熱、電阻加熱等多種加熱方式；采用了具有中空水冷結構的水冷臺，因此具有很好的隔熱效果；整體采用組合式結構，降低加工難度，并且在分體受損后可以單獨更換，有效降低使用成本；更為重要的是，本發明能夠在高溫、真空環境下保持良好的化學穩定性，不會發生反應產生污染實驗環境的產物。
[0028]本發明還具有如下技術指標:
[0029]承載最高溫度達到1800°C ；
[0030]位移精度0.1mm ；
[0031]隔熱性能優良，腔內x，y 二維位移臺最高溫度不超過40°C ;
[0032]密封性能良好，可用于超高真空環境，最高可達10 3Pa0
【附圖說明】
[0033]圖1為本發明提供的一種可用于高真空超高溫環境的三維可調諧承載裝置的結構原理示意圖；
[0034]圖2為本發明耐高溫托架與水冷臺組合示意圖；
[0035]圖3為本發明提供的一種可用于高真空超高溫環境的六維可調諧承載裝置的結構原理示意圖；
[0036]圖4為耐高溫托架正視圖與剖視圖。
[0037]其中，真空腔1、耐高溫托架2、水冷臺3、xy向移動平臺4、連接法蘭5、z向驅動電機6、操作平臺7、z軸絲桿8、z向移動平臺控制電纜9、X、y向移動平臺控制電纜10、集成控制器11、卡套接頭12、波紋管13、法蘭密封14、支撐桿15、冷卻水管道16、支撐腳21、托架主體結構22、R弧度平臺31、T旋轉平臺32。
【具體實施方式】
[0038]為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉出優選實施例，對本發明進一步詳細說明。然而，需要說明的是，說明書中列出的許多細節僅僅是為了使讀者對本發明的一個或多個方面有一個透徹的理解，即便沒有這些特定的細節也可以實現本發明的這些方面。
[0039]本發明裝置可以用于溫度1800°C以內的高真空環境，并具有適應多種加熱方式、高隔熱效率、化學性能穩定和多維可調諧等特點。
[0040]下面結合附圖詳細說明本發明實施例的技術方案。本發明中，可用于高真空超高溫環境的三維可調諧承載裝置采用如圖1所示的結構，包括:真空腔1，所述真空腔I位于操作平臺7上；耐高溫托架2，所述耐高溫托架2上端直接與試樣接觸，所述耐高溫托架2下端置于水冷臺凹槽中；水冷臺3，所述水冷臺3置于XY向移動平臺4凹槽內，再整體固定于連接法蘭5上；移動控制系統，所述移動控制系統可用于控制試樣的XY向和Z向移動。
[0041]所述耐高溫托架2為一體結構，由多個支撐腳21和托架主體結構22組成。
[0042]所述支撐腳21為變截面結構，上部截面小，下部截面大。
[0043]所述耐高溫托架具有4個支撐腳。
[0044]所述耐高溫托架2由氧化鋯陶瓷制備。
[0045]所述移動控制系統包括支撐桿15，所述支撐桿15支撐連接法蘭5、XY向移動平臺4、水冷臺3和耐高溫托架2懸空于真空腔I內；
[0046]所述支撐桿15為中空結構，x、y向移動平臺控制電纜10和冷卻水管道16穿過該中空結構；
[0047]所述移動控制系統還包括波紋管13和密封法蘭14，用于配合支撐桿15完成密封；
[0048]所述法蘭密封14通過Z軸絲桿8與驅動電機6連接，用于實現Z向調諧功能；
[0049]所述X、y向移動平臺控制電纜10和z向移動平臺控制電纜9連接到集成控制器11上，實現三維可調諧功能。
[0050]所述水冷臺3采用中空水冷結構并通過冷卻水管道16與外部冷卻循環水相連。
[0051]所述耐高溫托架2的托架主體結構置于水冷臺凹槽內后形成間隙，所述間隙為0.5_2mm0
[0052]所述耐高溫托架2通過不銹鋼卡套接頭12與XY向移動平臺4上卡套接口相連。
[0053]所述耐高溫托架2上端支撐腳21直接與試樣接觸，下端托架主體結構22置于水冷臺3凹槽中。托架主體結構為薄壁圓管結構，在耐高溫托架2上部高熱載區域，將圓管結構分割，形成變截面支撐腳21，以降低結構向下熱傳導，并釋放結構變形約束，降低熱應力。所述水冷臺3采用中空水冷結構，置于xy雙向移動臺的凹槽內，通過不銹鋼卡套接頭與xy向移動平臺上卡套接口相連，xy向移動平臺內置密封冷卻循環水道，水冷臺中冷卻水經xy向位移平臺與外部冷卻循環水相連，以保持在較低溫度。所述三維可調諧移動臺由集成控制器控制驅動電機驅動x、y向移動和z向移動臺。整個承載裝置通過法蘭與波紋管進行真空密封。
[0054]優選地，經過計算分析，考慮其熱傳導及試樣托架強度因素，并考慮其工藝性，