專利名稱：利用電場作用下的超塑性焊接實驗裝置及方法
利用電場作用下的超塑性焊接實驗裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明屬于材料加工技術領域，涉及一種固體材料的焊接實驗裝置，尤其是涉及
一種利用固體材料在電場的作用下超塑性焊接研究及應用的實驗裝置及方法。背景技術：
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，很多情況下需要由多種高性能新材料組成復合連接構件， 以便發(fā)揮不同迥異材料在性能與經(jīng)濟的優(yōu)勢互補；例如工程上廣泛使用的雙金屬工模具， 超高碳鋼(UHCS)與不銹鋼復合板材制備等，這類難焊材料的焊接已成為其在工程應用中 亟待解決的關鍵問題。目前的熔焊方法一般難以實現(xiàn)此類材料的良好焊接。固態(tài)焊接能最 大程度地實現(xiàn)其與母材組織性能一致的高質(zhì)量連接，已成為焊接重點發(fā)展的領域。從固態(tài) 焊接的本質(zhì)分析，只要焊接面兩側很薄一層材料進行有效的塑性流變與擴散，即可形成高 質(zhì)量的接頭。基于此，利用材料在超塑狀態(tài)下處于強烈的激活狀態(tài)并呈現(xiàn)極強的塑性流變 與擴散能力，設計了恒溫超塑性焊接(簡稱超塑性焊接，ISSW)技術"張柯柯，涂益民編.特 種先進連接方法.哈爾濱工業(yè)大學出版社，2008年，122頁"，并呈現(xiàn)出良好的應用前景。待 連接材料的超塑性愈好，在低應力下愈易滿足固態(tài)焊過程所必需的塑性流變與擴散，更容 易實現(xiàn)超塑焊合。但對于一些難變形材料來說，既使采用超塑性焊接，材料的塑性流變能 力和界面焊合率還比較低，仍需進一步尋求更為有效地提高材料塑性變形和擴散能力的途 徑，以實現(xiàn)材料的高效高質(zhì)量固態(tài)焊接。通過實驗發(fā)現(xiàn)，電致超塑性是材料在電場作用下表 現(xiàn)出的超塑性，它通?？梢赃M一步增強材料的超塑效應。對于所述難焊材料的超塑性焊接 來說，若施加合適的電場可進一步增強被連接材料的塑性效應，將有利于固態(tài)焊接所需塑 性變形機制和擴散機制的進行，使超塑性焊接過程加快，接頭區(qū)質(zhì)量明顯提高，這將是此類 材料固態(tài)焊接最理想的選擇；基于此想法引發(fā)本發(fā)明設計和構思。 經(jīng)過對國內(nèi)外相關文獻檢索表明，盡管人們已開發(fā)出材料超塑性焊接(ISSW)技 術，但對材料在電場作用下的高溫壓縮變形行為文獻報導甚少或基本不涉及。電場作用下 材料的高溫壓縮試驗一般采用圓形截面試樣和環(huán)狀電極。傅莉等在"《焊接學報》2004年 第03期；CN 23-1178/TG"采用環(huán)狀電極研究了 LY12CZ合金棒狀或管狀試樣的摩擦焊接， 但此裝置僅在室溫下使用；Di Yang和H Conrad采用不銹鋼環(huán)狀電極、氧化鋁陶瓷絕緣材 料進行了 TiAl棒狀試樣在電場強度0 2kV/cm、60(TC下的壓縮變形研究。早期的實驗 裝置存在的主要不足為工作溫度未超過60(TC ;環(huán)狀電極尺寸大、電場強度相對較低且均 勻性不高；高壓電源品種單一 ；在強電場高溫壓縮變形過程中，裝置絕緣性能不足，裝置中 常用的絕緣材料氧化鋁陶瓷的抗沖擊、抗熱疲勞性能也較低。為克服該實驗裝置存在的上 述問題，本校張柯柯、張占領等設計申報的中國專利申請"一種多功能高壓電源(專利申請 號200910065108. 8)"和"一種固體材料的強電場高溫壓縮實驗裝置及方法(專利申請?zhí)?200910065109. 2)"發(fā)明專利申請，公開內(nèi)容中提供了一種可提供多種高壓電類型、工作溫 度"工作溫度范圍為室溫 100(TC"和電場強度"場強范圍為0 30kV/cm"范圍寬，場強 均勻、絕緣性能優(yōu)良、應用范圍廣的壓縮實驗裝置；通過所述裝置可對電場作用下高溫壓縮塑性變形全過程進行實時跟蹤、記錄、數(shù)據(jù)處理及顯示；所述整套裝置功能較為齊全、測試 精度也相對較高，并且安全可靠和使用方便，適用于在強電場下材料高溫壓縮變形特性測 試及相關材料成形加工實驗研究。并在在先申請基礎上，本校張柯柯等采用環(huán)狀電極棒狀 試樣進行了電場強度0 10kV/cm、90(TC下的超高碳鋼(UHCS)壓縮變形研究，使穩(wěn)態(tài)超塑 性流變應力降低10.5%、原子擴散激活能降低，為此類材料塑性變形能力的提高提供了良 好途徑。但在后續(xù)的實驗并結合本發(fā)明構思，發(fā)現(xiàn)利用電場應用到超塑性固態(tài)焊接中，國內(nèi) 外還未見文獻報道。與本發(fā)明相近的實驗裝置和焊接方法有電場環(huán)境下摩擦焊裝置及方法 "《焊接學報》2004年第03期；CN 23-1178/TG"采用環(huán)狀電極研究了 LY12CZ合金棒狀或管 狀試樣的摩擦焊接。 綜上所述，電場作用下材料超塑性焊接實驗裝置的開發(fā)是異種難焊材料的焊接加 工和以此為基礎的材料成形加工技術開發(fā)應用中亟待解決的關鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容
為有效地提高材料超塑性焊接過程中被連接材料的塑性流變能力，本發(fā)明公開了
一種利用電場作用下的超塑性焊接實驗裝置及方法，本發(fā)明通過施加合適的電場，利用電
致塑性、超塑性進一步增強被連接材料的塑性效應，將有利于固態(tài)焊接所需塑性變形機制
和擴散機制的進行，使焊接過程加快，接頭區(qū)質(zhì)量提高；本發(fā)明所述的利用電場作用下的材
料超塑性焊接實驗裝置及方法通過提供一種氣氛調(diào)節(jié)或不需要氣氛調(diào)節(jié)、可提供多種高壓
電類型、超塑性變形條件"工作溫度范圍為室溫 IOO(TC"和"待焊試樣或試件在0. 02
100mm/min變形速度范圍內(nèi)加載"和電場強度"場強范圍為0 30kV/cm"范圍寬，場強均
勻、絕緣性能優(yōu)良、應用范圍廣的固態(tài)焊接實驗裝置；通過所述裝置可對材料實施電場作用
下多種超塑性焊接方案"電場作用下單側、兩邊及預制中間夾層的超塑性焊接"，可對電場
作用下超塑性焊接全過程進行實時跟蹤、記錄、數(shù)據(jù)處理及顯示；所述整套裝置功能齊全、
測試精度相對較高、安全可靠、使用方便，適用于固體材料在電場作用下的超塑性焊接及相
關材料成形加工實驗和材料應用拓展研究。 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案是 —種利用電場作用下的超塑性焊接實驗裝置，包括用于提供電壓穩(wěn)定的高壓電源 系統(tǒng)；用于使待焊試樣或試件處于一種氣氛可調(diào)節(jié)、均勻穩(wěn)定強電場中的施加電場裝置； 用于保證待焊試樣或試件處于給定焊接溫度的焊接加熱及溫度控制系統(tǒng)；用于實現(xiàn)待焊試 樣或試件在0. 02 100mm/min變形速度范圍內(nèi)加載并能自動檢測焊接全過程的加載及數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)；所述用于提供的電壓穩(wěn)定的高壓電源系統(tǒng)包括自耦調(diào)壓器，升壓變壓器，高壓 硅堆，耐高壓電容，電壓表，電流表，正高壓、負高壓、交流、脈沖電壓輸出端、接地端及過流 保護模塊，所述高壓硅堆是復數(shù)個耐壓值為1500V或1500V以上的二極管串聯(lián)構成，其中串 接成的高壓硅堆總耐壓值不低于15kV ;自耦調(diào)壓器原邊接220V交流電，副邊接升壓變壓器 原邊；升壓變壓器副邊的一端接接地端，另一端直接輸出為交流高壓，或經(jīng)正向高壓硅堆整 流輸出為正直流高壓，或經(jīng)反向高壓硅堆整流輸出為負直流高壓，或通過正向高壓硅堆整 流輸出端與接地端之間并聯(lián)的放電小球間隙放電輸出脈沖高壓；兩個耐高壓電容分別與兩 個高壓硅堆并聯(lián)起濾波作用；主回路串聯(lián)毫安電流表，可實時監(jiān)測負載系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的 漏電電流；所采用的過流保護措施可以確保使用過程中人和儀器的安全；其中高壓硅堆由復數(shù)耐壓值為5000V的二極管串聯(lián)組成，其反向耐壓值為80kV，正向最大電流200mA，濾波 電容為2. 2 F，高壓電源可以提供0至10kV的正直流高壓、負直流高壓、交流高壓和脈沖 高壓共同構成所述用于能提供多種類型的電壓穩(wěn)定的高壓電源系統(tǒng)；所述用于使待焊試樣 或試件處于一種氣氛可調(diào)節(jié)、均勻穩(wěn)定強電場中的施加電場裝置，所述電極引線為耐熱金 屬絲，電極引線從加熱爐底部接入，并用耐高溫、耐高電壓的石英管絕緣，在環(huán)狀電極和內(nèi) 電極上焊接耐熱鋼接線柱，用螺釘或等同固定件將電極引線分別連接在環(huán)狀電極和內(nèi)電極 上，所述內(nèi)電極用鎳基高溫合金K3制成；兩個陶瓷墊塊用氮化硅陶瓷制成，分別置于內(nèi)電 極與下壓頭之間和待焊試樣或試件與上壓頭之間共同構成所述用于使待焊試樣或試件處 于一種氣氛可調(diào)節(jié)、均勻穩(wěn)定強電場中的施加電場裝置；所述用于保證待焊試樣或試件處 于給定焊接溫度的焊接加熱及溫度控制系統(tǒng)由電源、加熱爐和溫度控制儀表構成，在加熱 爐的下部或任意一側設置有接入通氣管；將所述溫度控制儀表的熱電偶的工作端置于加熱 爐內(nèi)，可以對待焊試樣或試件的周圍環(huán)境溫度進行監(jiān)測和控制，電源采用220V交流電；加 熱爐采用圓筒狀結構，將待焊試樣或試件置于其內(nèi)，工作溫度范圍為室溫至IOO(TC ;或采用 其它等同加熱形式；該系統(tǒng)主要為焊接試驗提供溫度條件，包括加熱爐、熱電偶和溫度控制 儀表，安裝在試驗機上。所述加熱爐采用220V交流電供電共同構成所述用于保證待焊試 樣或試件處于給定焊接溫度的焊接加熱及溫度控制系統(tǒng)；所述用于實現(xiàn)待焊試樣或試件在 0. 02 100mm/min變形速度范圍內(nèi)加載并能自動檢測焊接全過程的加載及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 包含萬能材料試驗機，位移、載荷檢測儀表和數(shù)據(jù)處理用的計算機，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以 對電場作用下的超塑性焊接全過程進行實時跟蹤、記錄、數(shù)據(jù)處理及顯示，所述系統(tǒng)可以實 現(xiàn)O. 02 100mm/min變形速度下加載并能自動檢測焊接全過程構成所述用于實現(xiàn)待焊試 樣或試件在0. 02 100mm/min變形速度范圍內(nèi)加載并能自動檢測焊接全過程的加載及數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)；所述試樣或試件包含試樣A、試樣B，在試樣A、試樣B之間設有中間夾層。
所述的利用電場作用下的超塑性焊接實驗裝置，所述的高壓電源系統(tǒng)包括高壓電 源，耐高電壓導線，放電棒；所述的高壓電源的整流電路為是高壓硅堆半波整流或高壓硅堆 全波整流；所述的高壓電源包括自耦調(diào)壓器，升壓變壓器，高壓硅堆，耐高壓電容，電壓表， 電流表，正高壓、負高壓、交流、脈沖電壓輸出端、接地端和過流保護模塊；自耦調(diào)壓器原邊 接220V交流電，副邊接升壓變壓器原邊；升壓變壓器副邊的一端接接地端，另一端直接輸 出為交流高壓，或經(jīng)正向高壓硅堆整流輸出為正直流高壓，或經(jīng)反向高壓硅堆整流輸出為 負直流高壓，或通過正向高壓硅堆整流輸出端與接地端之間并聯(lián)的放電小球間隙放電輸出 脈沖高壓；兩個耐高壓電容分別與兩個高壓硅堆并聯(lián)起濾波作用。 所述的利用電場作用下的超塑性焊接實驗裝置，所述的脈沖電壓輸出端與正高壓
輸出端共用一個輸出端；所述的放電棒由耐高電壓的大電阻和導線組成，使用時一端接高
壓電源的接地端，另一端與電極引線接觸放電或使所述的脈沖電壓輸出端輸出的脈沖高壓
是通過調(diào)整連接在正高壓輸出端與接地端之間的兩個放電小球的間隙，使放電小球按一定
頻率放電，從而在正高壓輸出端，也就是在脈沖電壓輸出端，輸出脈沖高電壓，或所述的放
電小球接在正高壓輸出端與接地端之間或接在負高壓輸出端與接地端之間或同時在正高
壓輸出端與接地端之間和負高壓輸出端與接地端之間接放電小球；所述的施加電場裝置包
括環(huán)狀電極，由耐高溫高強度合金制成的內(nèi)電極，絕緣用的陶瓷柱、陶瓷墊塊和陶瓷套管，
由耐熱金屬絲制成的電極引線。
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所述的利用電場作用下的超塑性焊接實驗裝置，所述的高壓電源和所述的施加電
場裝置，高壓電源的輸出端與加電場裝置的環(huán)狀電極和內(nèi)電極的連接為在兩個電極之間產(chǎn)
生不同類型的電場，或根據(jù)實驗需求采取區(qū)別于所述的連接方式，本發(fā)明中列出了 12種連
接方式，如環(huán)狀電極接負高壓輸出端，內(nèi)電極接正高壓輸出端"所列舉方式僅是對于本發(fā)明
的實施方式部分解釋，并不代表本發(fā)明局限于所述12種連接方式之內(nèi)"。 所述的利用電場作用下的超塑性焊接實驗裝置，所述的環(huán)狀電極用耐熱不銹鋼材
質(zhì)制成；所述的內(nèi)電極用耐高溫高強度合金制成，或鎳基合金K3制成；所述的陶瓷柱用耐
高電壓的非導電陶瓷制成，材料為石英玻璃或氧化鋁陶瓷；所述的陶瓷墊塊用高強度絕緣
陶瓷制成，如用抗沖擊能力強且抗熱震性好的氮化硅陶瓷制成，用氮化硅陶瓷制成的絕緣
墊塊比用氧化鋁陶瓷等制成的具有更高的高溫強度、更好的高溫電絕緣性、更高的抗沖擊
和抗熱震性。 所述的利用電場作用下的超塑性焊接實驗裝置，所述的陶瓷套管用石英玻璃或氧 化鋁陶瓷制成，石英玻璃致密度高、高溫絕緣性好，優(yōu)先選用石英玻璃管，在實驗溫度和電 場強度較低時可以選用氧化鋁陶瓷管；所述的電極引線用耐熱金屬制成，如用鎳鉻鎳硅"鎳 鋁"熱電偶絲、鉬銠合金絲等制成；所述的環(huán)狀電極與內(nèi)電極、熱電偶，以及上壓頭和下壓頭 之間的最小距離均不小于3mm。 所述的利用電場作用下的超塑性焊接實驗裝置，所述的環(huán)狀電極的內(nèi)徑與待焊試 樣或試件的直徑的比值在2 10范圍內(nèi)，如此在實驗過程中待焊試樣或試件表面處的電場 強度均勻、變化小，待焊試樣或試件表面電場強度范圍為0 30kV/cm，所述的陶瓷柱，一端 與環(huán)狀電極連接，另一端放置在試驗機下壓頭上，支撐環(huán)狀電極，使環(huán)狀電極與上壓頭、下 壓頭之間絕緣；所述的內(nèi)電極置于待焊試樣或試件下面；所述的陶瓷墊塊位于內(nèi)電極下面 和待焊試樣或試件上面。所述的待焊試樣或試件、內(nèi)電極、陶瓷墊塊置于試驗機上壓頭與下 壓頭之間。 所述的利用電場作用下的超塑性焊接實驗裝置，所述的電極引線"兩根"一端分別 與環(huán)狀電極、內(nèi)電極連接，另一端引出加熱爐外分別與兩根耐高電壓導線相連，耐高電壓導 線的另一端分別接高壓電源的兩個不同的輸出端。通過改變高壓電源的輸出端與環(huán)狀電極 和內(nèi)電極的不同連接方式，可以提供十二種不同類型的電壓輸出；所述的陶瓷套管套在電 極引線外，陶瓷套管穿過加熱爐的底板，使電極引線與加熱爐、試驗機之間絕緣；所述的施 加電場裝置置于加熱爐內(nèi)。 所述的利用電場作用下的超塑性焊接實驗裝置，所述的焊接加熱及溫度控制系統(tǒng) 包括加熱爐、熱電偶和溫度控制儀表，安裝在試驗機上，所述的熱電偶，其工作端套一個一 端封閉的石英管，這可以避免熱電偶工作端與電極之間發(fā)生尖端放電；熱電偶穿過加熱爐 底時外面套石英玻璃管或氧化鋁陶瓷管，使其與試驗機、加熱爐之間絕緣；按此，可以保證 熱電偶準確測溫，所述的加載及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括萬能材料試驗機，位移、載荷檢測儀表和 數(shù)據(jù)處理用的計算機。 —種利用電場作用下的超塑性焊接實驗方法，通過所述裝置可對材料實施電場作 用下多種超塑性焊接方案"電場作用下單側、兩邊及預制中間夾層的超塑性焊接，包含如下 步驟 a、將高壓電源、施加電場裝置、加熱及溫度控制系統(tǒng)按上述裝置安裝說明要求安裝好，并與萬能材料試驗機連接好； b、用砂紙或磨削設備將待焊試樣或試件的待焊面打磨平整、光潔，以去除氧化物、 污物等，并清理干凈，如用乙醇或丙酮清洗；待焊試樣或試件試樣A與試樣B配對對接后放 在內(nèi)電極上，位于環(huán)狀電極的軸線上；待焊試樣或試件包括試樣A與試樣B的預制中間夾 層；所述中間夾層的材料可以是待焊材料不同組織狀態(tài)薄片，也可以是其它材料薄片；
c、將試驗機下壓頭升起，加熱爐閉合；
d、將高壓電源接入220V交流電； e、調(diào)定需要的電場種類、極性、電壓、試驗機壓頭運動速度即待焊試樣或試件的變 形速度、加熱爐內(nèi)溫度；根據(jù)不同被焊材料要求，通過通氣管給加熱爐內(nèi)輸入不同氣體如氬 氣(99. 99% )等以調(diào)節(jié)爐內(nèi)氣氛； f、按預先設定程序進行待焊試樣或試件在電場作用下的超塑性焊接； g、試驗結束后，及時用放電棒放掉環(huán)狀電極、內(nèi)電極、高壓電源空置輸出端的靜
電； h、將試驗機下壓頭降低，加熱爐打開，取出焊接試樣或試件。 所述的在電場作用下的超塑性焊接實驗方法中，步驟b、 c、 d、 e、 f 、 g、 h的次序，在 保證用電安全的前提下，可以根據(jù)實驗設定的操作程序改變； 待焊試樣或試件焊接過程中的變形量"位移"和相應的載荷通過檢測儀表檢測，傳 到計算機，與時間變化同步記錄；檢測到的變形量"位移"、載荷信號可根據(jù)需要進行濾波、 轉(zhuǎn)換、計算處理。
由于采用了上述技術方案，本發(fā)明具有如下有益效果 綜上所述，本發(fā)明所提供的在電場作用下的超塑性焊接實驗裝置及方法，可滿足 不同氣氛、高溫(工作溫度范圍為室溫 IOO(TC )、變形速度(待焊試樣或試件在0. 02 100mm/min變形速度范圍內(nèi)加載)及強電場(場強范圍為0 30kV/cm)環(huán)境下材料超塑性 焊接測試及應用研究要求。該裝置可對電場作用下材料超塑性焊接全過程進行實時跟蹤、 記錄、數(shù)據(jù)處理及顯示，適用于在電場作用下材料超塑性焊接實驗及相關材料固態(tài)焊接實 驗及應用研究。


圖1是本發(fā)明的裝置整體結構示意圖； 圖2是圖1的施加電場裝置結構示意圖； 圖3是本發(fā)明的高壓電源原理圖； 圖4是本發(fā)明的焊接加熱及溫度控制系統(tǒng)示意圖； 圖5是本發(fā)明的加載及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示意圖； 圖6是本發(fā)明所述裝置的可提供的電場類型及相應電壓輸出范圍表； 圖7是本發(fā)明Crl2MoV鋼與40Cr鋼在電場作用下超塑性焊接前結構示意圖； 圖8是本發(fā)明Crl2MoV鋼與40Cr鋼在電場作用下超塑性焊接后結構示意圖； 圖9是本發(fā)明Crl2MoV鋼與40Cr鋼在電場作用下超塑性焊接接頭顯微組織照片； 圖10是本發(fā)明1. 4wt% C超高碳鋼與40Cr鋼在電場作用下超塑性焊接前結構示 意9
圖11是本發(fā)明1. 4wt% C超高碳鋼與40Cr鋼在電場作用下超塑性焊接后結構示 意圖； 圖12是本發(fā)明1. 4wt% C鋼與40Cr鋼在電場作用下超塑性焊接接頭顯微組織照 片。 圖中1、試驗機；2、待焊試樣或試件；2. 1、試樣A ;2. 2、試樣B ;3、上壓頭；4、溫度 控制儀表；5、加熱爐；6、環(huán)狀電極；7、高壓電源；8、下壓頭；9、內(nèi)電極；10、陶瓷墊塊；11、陶
瓷柱；12、中間夾層；13、通氣管。
具體實施方式

通過下面的實施例可以更加詳細的解釋本發(fā)明，本發(fā)明并不局限于下面實施例的 組合方式； 公開本發(fā)明的目的旨在保護本發(fā)明范圍內(nèi)的一切變化和改進，包括等同替換的結 構形式或材料形式； 本發(fā)明所提供的在電場作用下超塑性焊接實驗裝置主要由四部分構成能提供多 種類型的電壓穩(wěn)定的高壓電源系統(tǒng)；用于使待焊試樣或試件2處于一種氣氛可調(diào)節(jié)、均勻 穩(wěn)定強電場中的施加電場裝置；用于保證待焊試樣或試件處于給定焊接溫度的焊接加熱及 溫度控制系統(tǒng)；用于實現(xiàn)待焊試樣或試件在O. 02 100mm/min變形速度范圍內(nèi)加載并能自 動檢測焊接全過程的加載及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 圖1為電場作用下超塑性焊接實驗裝置的整體結構示意圖。該裝置包括能輸出多 種類型、電壓穩(wěn)定的高電壓的高壓電源系統(tǒng)；對待焊試樣或試件2進行加熱及控制的溫控 系統(tǒng)；用于對待焊試樣或試件2加載、載荷和位移信號檢測及數(shù)據(jù)處理的加載及數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)；以及主要由環(huán)狀電極6、絕緣材料等組成的能提供絕緣良好、場強均勻的施加電場裝 置；所述待焊試樣或試件包含試樣A2. 1、試樣B2. 2，在試樣A2. 1、試樣B2. 2之間設有中間 夾層12。 施加電場裝置如圖2所示。施加電場裝置包括環(huán)狀電極6，由耐高溫高強度合金 制成的內(nèi)電極9，絕緣用的陶瓷柱11，陶瓷墊塊10，絕緣陶瓷套管和電極引線。環(huán)狀電極6 用不銹鋼制成，如用2520鋼制成；內(nèi)電極9用耐高溫高強度合金，如用鎳基合金K3制成； 陶瓷柱11用耐高電壓的非導電陶瓷制成，如用石英玻璃、氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷制成；陶 瓷墊塊10用高強度絕緣陶瓷制成，如用氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷制成；絕緣陶瓷套管用絕 緣陶瓷制成，如用氧化鋁陶瓷管、石英玻璃管制成；電極引線用耐熱金屬制成，如用鎳鉻鎳 硅(鎳鋁)熱電偶絲、鉬銠合金絲等制成。陶瓷柱11 一端與環(huán)狀電極6連接，另一端放置 在試驗機l的下壓頭8上，支撐環(huán)狀電極6。施加電場裝置置于加熱爐5內(nèi)。電極引線引 出加熱爐5外與高壓電源7相連，并通過陶瓷套管使電極引線與加熱爐5以及試驗機1絕 緣。環(huán)狀電極6的內(nèi)徑與待焊試樣或試件2的直徑的比值在2 10范圍內(nèi)，待焊試樣或試 件2表面電場強度范圍為0 30kV/cm。所述氮化硅陶瓷墊塊可從"深圳市海金精密陶瓷 有限公司"、"合肥摩科新材料科技有限公司"等公司購買或定做；所述鎳基高溫合金K3可從 "中國一航西安航空發(fā)動機(集團)有限公司"、"東莞市佳興模具鋼材公司"等公司購買原 材料，自己加工或委托加工；所述石英玻璃、石英玻璃管可從"連云港中科石英制品有限公 司"、江蘇省"東?？h硅寶石英制品有限公司"等公司購買或定制；所述氧化鋁陶瓷可從"宜
10興市聯(lián)晟陶瓷科技有限公司"、"河南省鞏義市穎輝高鋁瓷廠"等購買或定做；所述鎳鉻鎳硅 "鎳鋁"熱電偶絲可從"佛山市南海區(qū)神港自動化有限公司"、"沈陽儀表科學研究院"等購買 或定做；所述鉑銠合金絲可從"上海天器合金材料有限公司"、"沈陽儀表科學研究院"等購 買或定做。 高壓電源原理圖如圖3所示。其包括自耦調(diào)壓器，升壓變壓器，高壓硅堆，耐高壓 電容，電壓表，電流表，正高壓、負高壓、交流、脈沖電壓輸出端、接地端和過流保護模塊。高 壓硅堆是復數(shù)個耐壓值為1500V或1500V以上的二極管串聯(lián)組成，串接成的高壓硅堆總耐 壓值不低于15kV。自耦調(diào)壓器原邊接220V交流電，副邊接升壓變壓器原邊；升壓變壓器 副邊的一端接接地端，另一端直接輸出為交流高壓，或經(jīng)正向高壓硅堆整流輸出為正直流 高壓，或經(jīng)反向高壓硅堆整流輸出為負直流高壓，或通過正向高壓硅堆整流輸出端與接地 端之間并聯(lián)的放電小球間隙放電輸出脈沖高壓；兩個耐高壓電容分別與兩個高壓硅堆并聯(lián) 起濾波作用；主回路串聯(lián)毫安電流表，可實時監(jiān)測負載系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的漏電電流；采用 的過流保護措施可以確保使用過程中人和儀器的安全。本實施例中，高壓硅堆由16個耐 壓值為5000V的二極管串聯(lián)組成，其反向耐壓值為80kV，正向最大電流200mA，濾波電容為 2. 2ii F，高壓電源可以提供0至10kV的正直流高壓、負直流高壓、交流高壓和脈沖高壓。
焊接加熱及溫度控制系統(tǒng)如圖4所示。加熱及溫度控制系統(tǒng)包括加熱爐5、熱電偶 和溫度控制儀表4，安裝在試驗機1上。加熱爐5采用220V交流電供電。
加載及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如圖5所示。加載及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括萬能材料試驗機l，位 移、載荷檢測儀表和數(shù)據(jù)處理用的計算機。
—種電場作用下的超塑性焊接實驗方法，具體如下 a、將高壓電源7、施加電場裝置、加熱及溫度控制系統(tǒng)按上述裝置安裝說明要求安 裝好，并與萬能材料試驗機1連接好； b、用砂紙或磨削設備將待焊試樣或試件2的待焊面打磨平整、光潔，以去除氧化 物、污物等，并清理干凈，如用乙醇或丙酮清洗；待焊試樣或試件配對對接后放在內(nèi)電極9 上，位于環(huán)狀電極6的軸線上；待焊試樣或試件包括預制中間夾層12 ;所述中間夾層12的 材料可以是待焊材料不同組織狀態(tài)薄片，也可以是其它材料薄片；
c、將試驗機1下壓頭8升起，加熱爐5閉合；
d、將高壓電源接入220V交流電； e、調(diào)定需要的電場種類、極性、電壓、試驗機l壓頭運動速度即待焊試樣或試件2 的變形速度、加熱爐5內(nèi)溫度；根據(jù)不同被焊材料要求，通過通氣管13給加熱爐內(nèi)輸入不同 氣體如氬氣(99. 99% )等以調(diào)節(jié)爐內(nèi)氣氛； f 、按預先設定程序進行待焊試樣或試件2電場作用下的超塑性焊接； g、試驗結束后，及時用放電棒放掉環(huán)狀電極6、內(nèi)電極9、高壓電源空置輸出端的
靜電； h、將試驗機1下壓頭8降低，加熱爐5打開，取出焊接試樣或試件2。
所述的一種電場作用下的超塑性焊接實驗方法中，步驟b、 c、 d、 e、 f 、 g、 h的次序， 在保證用電安全的前提下，可以根據(jù)實驗設定的操作程序改變，如a、 b、 d、 c、 e、 f 、 g次序。
圖1所示的裝置整體結構示意圖中，高壓電源系統(tǒng)和施加電場裝置包括高壓電源 7，電極引線，環(huán)狀電極6，內(nèi)電極9和陶瓷墊塊10。高壓電源7通過電極引線連接于環(huán)狀電極6和內(nèi)電極9，電極引線外套耐高溫、耐高電壓的絕緣陶瓷套管與加熱爐5絕緣。陶瓷墊 塊10采用高純度、致密氮化硅陶瓷等制成，具備良好的高溫絕緣性能、抗熱震性和抗沖擊 性能。 圖2為施加電場裝置結構示意圖，電極引線為耐熱金屬絲，如直徑1. 2mm的鎳硅熱 電偶絲。電極引線從加熱爐5底部接入，并用耐高溫、耐高電壓的石英管絕緣。在環(huán)狀電極 6和內(nèi)電極9上焊接耐熱鋼接線柱，用螺釘將電極引線分別連接在環(huán)狀電極6和內(nèi)電極9 上。內(nèi)電極9用鎳基高溫合金K3制成。兩個陶瓷墊塊10用氮化硅陶瓷制成，分別置于內(nèi) 電極9與下壓頭8之間和待焊試樣或試件2與上壓頭3之間。 圖3為高壓電源原理圖。高壓電源輸入電壓為220V交流電，通過自耦調(diào)壓器和升 壓變壓器調(diào)節(jié)輸出電壓，直接引出即為交流高壓；由耐高壓硅堆進行半波整流可得到正直 流高壓和負直流高壓，高壓硅堆并聯(lián)大容量高壓濾波電容，保證了輸出直流電壓穩(wěn)定；通過 調(diào)節(jié)放電球隙可輸出不同占空比的正直流脈沖高壓；主回路串聯(lián)毫安電流表，可實時監(jiān)測 負載系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的漏電電流一般不高于O. 05mA。交流輸出端、正高壓輸出端、負高壓輸 出端、脈沖電壓輸出端分別與接地端一起使用，分別可輸出0至10kV的交流、正直流、負直 流和脈沖電壓；正高壓輸出端和負高壓輸出端一起使用可輸出0至20kV的正電位/負電位 直流電壓。 圖4為焊接加熱及溫度控制系統(tǒng)示意圖。焊接加熱及溫度控制系統(tǒng)由電源、加熱 爐5和溫度控制儀表4構成；將溫度控制儀表4的熱電偶的工作端置于加熱爐5內(nèi)，可以對 待焊試樣或試件2的周圍環(huán)境溫度進行監(jiān)測和控制，電源采用220V交流電。加熱爐5采用 圓筒狀結構，將待焊試樣或試件2置于其內(nèi)，工作溫度范圍為室溫至IOO(TC ;也可采用其它 加熱形式。該系統(tǒng)主要為試驗提供溫度條件。 圖5為加載及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示意圖。加載及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由萬能材料試驗機l，位 移、載荷檢測儀表和數(shù)據(jù)處理用的計算機構成，可以對電場作用下的超塑性焊接全過程進 行實時跟蹤、記錄、數(shù)據(jù)處理及顯示，如待焊試樣或試件變形的應力-應變曲線，載荷-位移 曲線等。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)0.02 100mm/min變形速度下加載并能自動檢測焊接全過程。
圖6為本裝置可提供的部分電場類型及相應電壓輸出范圍。當焊接實驗需要施加 不同類型的電場時，可選擇環(huán)狀電極6和內(nèi)電極9分別與高壓電源的7的不同輸出端相連， 圖6中列出了十二種不同類型的電壓輸出；通過調(diào)節(jié)高壓電源的輸出電壓可以滿足焊接試 驗不同電場強度的需要。如環(huán)狀電極6內(nèi)徑為45mm、待焊試樣或試件2直徑為10mm，即二 者之比為4. 5，環(huán)狀電極6接高壓電源的接地端，內(nèi)電極9接正高壓輸出端，電壓為5kV，待 焊試樣或試件2表面的電場強度為6. 6kV/cm。 圖7、8是本發(fā)明Crl2MoV鋼與40Cr鋼在電場作用下超塑性焊接前后對照。待焊試 樣原始尺寸小15X25mm，試樣接電源負極、環(huán)狀電極接正極，爐溫升至80(TC后開爐裝入試 樣，預壓應力62MPa，保溫20min后施加電場2kV/cm開始恒定工程應變速率壓接，初始應變 速率1. 5X 10—4s—、壓接8min，去除電場卸載并取出試樣空冷。此條件下Crl2MoV鋼與40Cr 鋼焊接接頭顯微組織如圖9所示，對應的焊接接頭抗拉強度690MPa。 圖10、11是本發(fā)明1. 4wt% C超高碳鋼與40Cr鋼在電場作用下超塑性焊接前后對 照。1. 4wt% C超高碳鋼主要化學成分(wt% )為C 1.41，Cr 1.46，A1 1. 72， Si 0. 52，Mn 0.45，余量為Fe。待焊試樣原始尺寸小15X25mm，試樣接電源正極、環(huán)狀電極接負極，爐溫升至78(TC后開爐裝入試樣，預壓應力56MPa，保溫20min后施加電場3kV/cm開始恒定工程 應變速率壓接，初始應變速率3. 0X10—4s—、壓接8min，去除電場卸載并取出試樣空冷。此條 件下1. 4wt% C超高碳鋼與40Cr鋼焊接接頭顯微組織如圖12所示，對應的焊接接頭抗拉強 度530MPa。 綜上所述，本發(fā)明所提供的電場作用下的超塑性焊接實驗裝置及方法，可以實現(xiàn)
固體材料在電場環(huán)境下材料超塑性焊接及相關材料固態(tài)焊接加工實驗及應用研究。 如上所述，通過對附圖的說明及相應的具體實施方式
描述本發(fā)明。但應理解的是，
其中在實施例中關于待焊試樣或試件的尺寸、材料種類、元件部分的構形和相對布置的描
述并不意味著將本發(fā)明限定在所公開的特定形式，本方案僅僅是以示例的方式公開，除非
另有特別說明。
權利要求
一種利用電場作用下的超塑性焊接實驗裝置，包括用于提供電壓穩(wěn)定的高壓電源系統(tǒng)；用于使待焊試樣或試件處于一種氣氛可調(diào)節(jié)、均勻穩(wěn)定強電場中的施加電場裝置；用于保證待焊試樣或試件處于給定焊接溫度的焊接加熱及溫度控制系統(tǒng)；用于實現(xiàn)待焊試樣或試件在0.02～100mm/min變形速度范圍內(nèi)加載并能自動檢測焊接全過程的加載及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征是所述用于提供的電壓穩(wěn)定的高壓電源系統(tǒng)包括自耦調(diào)壓器，升壓變壓器，高壓硅堆，耐高壓電容，電壓表，電流表，正高壓、負高壓、交流、脈沖電壓輸出端、接地端及過流保護模塊，所述高壓硅堆是復數(shù)個耐壓值為1500V或1500V以上的二極管串聯(lián)構成，其中串接成的高壓硅堆總耐壓值不低于15kV；自耦調(diào)壓器原邊接220V交流電，副邊接升壓變壓器原邊；升壓變壓器副邊的一端接接地端，另一端直接輸出為交流高壓，或經(jīng)正向高壓硅堆整流輸出為正直流高壓，或經(jīng)反向高壓硅堆整流輸出為負直流高壓，或通過正向高壓硅堆整流輸出端與接地端之間并聯(lián)的放電小球間隙放電輸出脈沖高壓；兩個耐高壓電容分別與兩個高壓硅堆并聯(lián)起濾波作用；主回路串聯(lián)毫安電流表，可實時監(jiān)測負載系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的漏電電流；所采用的過流保護措施可以確保使用過程中人和儀器的安全；其中高壓硅堆由復數(shù)耐壓值為5000V的二極管串聯(lián)組成，其反向耐壓值為80kV，正向最大電流200mA，濾波電容為2.2μF，高壓電源可以提供0至10kV的正直流高壓、負直流高壓、交流高壓和脈沖高壓共同構成所述用于能提供多種類型的電壓穩(wěn)定的高壓電源系統(tǒng)；所述用于使待焊試樣或試件處于一種氣氛可調(diào)節(jié)、均勻穩(wěn)定強電場中的施加電場裝置，所述電極引線為耐熱金屬絲，電極引線從加熱爐底部接入，并用耐高 溫、耐高電壓的石英管絕緣，在環(huán)狀電極和內(nèi)電極上焊接耐熱鋼接線柱，用螺釘或等同固定件將電極引線分別連接在環(huán)狀電極和內(nèi)電極上，所述內(nèi)電極用鎳基高溫合金K3制成；兩個陶瓷墊塊用氮化硅陶瓷制成，分別置于內(nèi)電極與下壓頭之間和待焊試樣或試件與上壓頭之間共同構成所述用于使待焊試樣或試件處于一種氣氛可調(diào)節(jié)、均勻穩(wěn)定強電場中的施加電場裝置；所述用于保證待焊試樣或試件處于給定焊接溫度的焊接加熱及溫度控制系統(tǒng)由電源、加熱爐和溫度控制儀表構成，在加熱爐的下部或任意一側設置有接入通氣管；將所述溫度控制儀表的熱電偶的工作端置于加熱爐內(nèi)，可以對待焊試樣或試件的周圍環(huán)境溫度進行監(jiān)測和控制，電源采用220V交流電；加熱爐采用圓筒狀結構，將待焊試樣或試件置于其內(nèi)，工作溫度范圍為室溫至1000℃；或采用其它等同加熱形式；該系統(tǒng)主要為焊接試驗提供溫度條件，包括加熱爐、熱電偶和溫度控制儀表，安裝在試驗機上；所述加熱爐采用220V交流電供電共同構成所述用于保證待焊試樣或試件處于給定焊接溫度的焊接加熱及溫度控制系統(tǒng)；所述用于實現(xiàn)待焊試樣或試件在0.02～100mm/min變形速度范圍內(nèi)加載并能自動檢測焊接全過程的加載及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包含萬能材料試驗機，位移、載荷檢測儀表和數(shù)據(jù)處理用的計算機，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以對電場作用下的超塑性焊接全過程進行實時跟蹤、記錄、數(shù)據(jù)處理及顯示，所述系統(tǒng)可以實現(xiàn)0.02～100mm/min變形速度下加載并能自動檢測焊接全過程構成所述用于實現(xiàn)待焊試樣或試件在0.02～100mm/min變形速度范圍內(nèi)加載并能自動檢測焊接全過程的加載及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述試樣或試件包含試樣A、試樣B，在試樣A、試樣B之間設有中間夾層。
2. 根據(jù)權利要求1所述的利用電場作用下的超塑性焊接實驗裝置，其特征是所述的 高壓電源系統(tǒng)包括高壓電源，耐高電壓導線，放電棒；所述的高壓電源的整流電路為是高壓 硅堆半波整流或高壓硅堆全波整流；所述的高壓電源包括自耦調(diào)壓器，升壓變壓器，高壓硅堆，耐高壓電容，電壓表，電流表，正高壓、負高壓、交流、脈沖電壓輸出端、接地端和過流保 護模塊；自耦調(diào)壓器原邊接220V交流電，副邊接升壓變壓器原邊；升壓變壓器副邊的一端 接接地端，另一端直接輸出為交流高壓，或經(jīng)正向高壓硅堆整流輸出為正直流高壓，或經(jīng)反 向高壓硅堆整流輸出為負直流高壓，或通過正向高壓硅堆整流輸出端與接地端之間并聯(lián)的 放電小球間隙放電輸出脈沖高壓；兩個耐高壓電容分別與兩個高壓硅堆并聯(lián)起濾波作用。
3. 根據(jù)權利要求1所述的利用電場作用下的超塑性焊接實驗裝置，其特征是所述的 脈沖電壓輸出端與正高壓輸出端共用一個輸出端；所述的放電棒由耐高電壓的大電阻和導 線組成，使用時一端接高壓電源的接地端，另一端與電極引線接觸放電或使所述的脈沖電 壓輸出端輸出的脈沖高壓是通過調(diào)整連接在正高壓輸出端與接地端之間的兩個放電小球 的間隙，使放電小球按一定頻率放電，從而在正高壓輸出端，也就是在脈沖電壓輸出端，輸 出脈沖高電壓，或所述的放電小球接在正高壓輸出端與接地端之間或接在負高壓輸出端與 接地端之間或同時在正高壓輸出端與接地端之間和負高壓輸出端與接地端之間接放電小 球；所述的施加電場裝置包括環(huán)狀電極，由耐高溫高強度合金制成的內(nèi)電極，絕緣用的陶瓷 柱、陶瓷墊塊和陶瓷套管，由耐熱金屬絲制成的電極引線。
4. 根據(jù)權利要求1所述的利用電場作用下的超塑性焊接實驗裝置，其特征是所述的 高壓電源和所述的施加電場裝置，高壓電源的輸出端與加電場裝置的環(huán)狀電極和內(nèi)電極的 連接為在兩個電極之間產(chǎn)生不同類型的電場，或根據(jù)實驗需求采取區(qū)別于所述的連接方 式。
5. 根據(jù)權利要求1所述的利用電場作用下的超塑性焊接實驗裝置，其特征是所述的 環(huán)狀電極用耐熱不銹鋼材質(zhì)制成；所述的內(nèi)電極用耐高溫高強度合金制成，或鎳基合金K3 制成；所述的陶瓷柱用耐高電壓的非導電陶瓷制成，材料為石英玻璃或氧化鋁陶瓷；所述 的陶瓷墊塊用高強度絕緣陶瓷制成，如用抗沖擊能力強且抗熱震性好的氮化硅陶瓷制成， 用氮化硅陶瓷制成的絕緣墊塊比用氧化鋁陶瓷等制成的具有更高的高溫強度、更好的高溫 電絕緣性、更高的抗沖擊和抗熱震性。
6. 根據(jù)權利要求1所述的利用電場作用下的超塑性焊接實驗裝置，其特征是所述的 陶瓷套管用石英玻璃或氧化鋁陶瓷制成，石英玻璃致密度高、高溫絕緣性好，優(yōu)先選用石英 玻璃管，在實驗溫度和電場強度較低時可以選用氧化鋁陶瓷管；所述的電極引線用耐熱金 屬制成，如用鎳鉻鎳硅"鎳鋁"熱電偶絲、鉬銠合金絲等制成；所述的環(huán)狀電極與內(nèi)電極、熱 電偶，以及上壓頭和下壓頭之間的最小距離均不小于3mm。
7. 根據(jù)權利要求1所述的利用電場作用下的超塑性焊接實驗裝置，其特征是所述的 環(huán)狀電極的內(nèi)徑與待焊試樣或試件的直徑的比值在2 10范圍內(nèi)，如此在實驗過程中待 焊試樣或試件表面處的電場強度均勻、變化小，待焊試樣或試件表面電場強度范圍為0 30kV/cm，所述的陶瓷柱，一端與環(huán)狀電極連接，另一端放置在試驗機下壓頭上，支撐環(huán)狀電 極，使環(huán)狀電極與上壓頭、下壓頭之間絕緣；所述的內(nèi)電極置于待焊試樣或試件下面；所述 的陶瓷墊塊位于內(nèi)電極下面和待焊試樣或試件上面；所述的待焊試樣或試件、內(nèi)電極、陶瓷 墊塊置于試驗機上壓頭與下壓頭之間。
8. 根據(jù)權利要求1所述的利用電場作用下的超塑性焊接實驗裝置，其特征是所述的 電極引線"兩根" 一端分別與環(huán)狀電極、內(nèi)電極連接，另一端引出加熱爐外分別與兩根耐高 電壓導線相連，耐高電壓導線的另一端分別接高壓電源的兩個不同的輸出端；通過改變高壓電源的輸出端與環(huán)狀電極和內(nèi)電極的不同連接方式，可以提供十二種不同類型的電壓輸 出；所述的陶瓷套管套在電極引線外，陶瓷套管穿過加熱爐的底板，使電極引線與加熱爐、 試驗機之間絕緣；所述的施加電場裝置置于加熱爐內(nèi)。
9. 根據(jù)權利要求1所述的利用電場作用下的超塑性焊接實驗裝置，其特征是所述的 焊接加熱及溫度控制系統(tǒng)包括加熱爐、熱電偶和溫度控制儀表，安裝在試驗機上，所述的熱 電偶，其工作端套一個一端封閉的石英管，這可以避免熱電偶工作端與電極之間發(fā)生尖端 放電；熱電偶穿過加熱爐底時外面套石英玻璃管或氧化鋁陶瓷管，使其與試驗機、加熱爐 之間絕緣；按此，可以保證熱電偶準確測溫，所述的加載及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括萬能材料試驗 機，位移、載荷檢測儀表和數(shù)據(jù)處理用的計算機。
10. 根據(jù)權利要求1 9任一所述的利用電場作用下的超塑性焊接實驗方法，通過所述 裝置可對材料實施電場作用下多種超塑性焊接方案"電場作用下單側、兩邊及預制中間夾 層的超塑性焊接，其特征是所述方法包含如下步驟a、 將高壓電源、施加電場裝置、加熱及溫度控制系統(tǒng)按上述裝置安裝說明要求安裝好， 并與萬能材料試驗機連接好；b、 用砂紙或磨削設備將待焊試樣或試件的待焊面打磨平整、光潔，以去除氧化物、污物 等，并清理干凈，如用乙醇或丙酮清洗；待焊試樣或試件試樣A與試樣B配對對接后放在內(nèi) 電極上，位于環(huán)狀電極的軸線上；待焊試樣或試件包括試樣A與試樣B的預制中間夾層；所 述中間夾層的材料可以是待焊材料不同組織狀態(tài)薄片，也可以是其它材料薄片；c、 將試驗機下壓頭升起，加熱爐閉合；d、 將高壓電源接入220V交流電；e、 調(diào)定需要的電場種類、極性、電壓、試驗機壓頭運動速度即待焊試樣或試件的變形速 度、加熱爐內(nèi)溫度；根據(jù)不同被焊材料要求，通過通氣管給加熱爐內(nèi)輸入不同氣體如氬氣 (99. 99% )等以調(diào)節(jié)爐內(nèi)氣氛；f、 按預先設定程序進行待焊試樣或試件在電場作用下的超塑性焊接；g、 試驗結束后，及時用放電棒放掉環(huán)狀電極、內(nèi)電極、高壓電源空置輸出端的靜電；h、 將試驗機下壓頭降低，加熱爐打開，取出焊接試樣或試件；所述的在電場作用下的超塑性焊接實驗方法中，步驟b、 c、 d、 e、 f 、 g、 h的次序，在保證 用電安全的前提下，可以根據(jù)實驗設定的操作程序改變；待焊試樣或試件焊接過程中的變形量"位移"和相應的載荷通過檢測儀表檢測，傳到計 算機，與時間變化同步記錄；檢測到的變形量"位移"、載荷信號可根據(jù)需要進行濾波、轉(zhuǎn)換、 計算處理。
全文摘要
一種利用電場作用下的超塑性焊接實驗裝置，屬于材料加工技術領域；包括用于提供電壓穩(wěn)定的高壓電源系統(tǒng)；用于使待焊試樣或試件處于一種氣氛可調(diào)節(jié)、均勻穩(wěn)定強電場中的施加電場裝置；用于保證待焊試樣或試件處于給定焊接溫度的焊接加熱及溫度控制系統(tǒng)；用于實現(xiàn)待焊試樣或試件在0.02～100mm/min變形速度范圍內(nèi)加載并能自動檢測焊接全過程的加載及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；本發(fā)明可對電場作用下超塑性焊接全過程進行實時跟蹤、記錄、數(shù)據(jù)處理及顯示；所述整套裝置功能齊全、測試精度相對較高、安全可靠、使用方便，適用于固體材料在電場作用下的超塑性焊接及相關材料成形加工實驗和材料應用拓展研究。
文檔編號B23K31/12GK101733571SQ200910066379
公開日2010年6月16日 申請日期2009年10月28日 優(yōu)先權日2009年10月28日
發(fā)明者于華, 倪峰, 劉帥, 劉珊中, 吳志偉, 孫敬, 岳云, 張占領, 張柯柯, 楊蘊林, 栗海仙, 王要利, 石紅信, 馬寧 申請人:河南科技大學