一、测试原理?

（一）应力测试原理?

1. 电阻应变片法：基于电阻应变效应，将电阻应变片粘贴在被测材料表面。当材料受力发生变形时，应变片的电阻值会随材料应变发生相应变化，通过惠斯通电桥电路将电阻变化转换为电压信号，再根据标定关系计算出应力值。该方法可直接测量材料表面应力，适用于多种材料，但高温环境下存在应变片粘贴材料易失效、电阻值受温度影响大等问题，需进行温度补偿。?

2. 压阻式传感器法：利用半导体材料的压阻效应，当传感器受到压力时，内部半导体电阻发生变化，通过测量电阻变化得到应力大小。压阻式传感器具有灵敏度高、响应速度快的特点，常用于动态应力测量，但高温下半导体材料性能会发生变化，需特殊设计和处理以适应高温环境。?

3. X 射线衍射法：根据布拉格衍射原理，当 X 射线照射到材料表面时，不同应力状态下材料内部晶体结构的晶格间距会发生变化，导致衍射峰位置和强度改变。通过测量衍射峰的位移和展宽等参数，可计算出材料内部的残余应力。该方法为无损检测，能测量材料内部一定深度的应力分布，但设备复杂、测量成本高，且对样品表面要求较高。?

（二）应变测试原理?

1. 引伸计法：引伸计通过与被测材料接触，直接测量材料标距段内的伸长或缩短量，从而计算出应变。常见的有机械式引伸计和电子式引伸计。机械式引伸计结构简单、可靠性高，但精度相对较低；电子式引伸计精度高、响应速度快，可实现自动测量和数据采集。在高温环境下，引伸计需具备耐高温性能，采用特殊材料和隔热措施，防止高温对其性能和结构造成影响。?

2. 数字图像相关法（DIC）：利用数字图像处理技术，在材料表面制作随机散斑图案，通过采集材料变形前后的图像，运用相关算法计算散斑图案的位移，进而得到材料表面的应变分布。该方法为非接触式测量，对材料无损伤，可测量复杂形状和大变形的材料，不受高温环境直接影响，但对图像采集设备的性能和环境光照条件要求较高。?

二、关键设备选型?

（一）高温炉?

1. 类型选择：根据测试需求和样品尺寸，可选用箱式高温炉、管式高温炉或立式高温炉。箱式高温炉适用于较大尺寸样品的测试，内部空间宽敞；管式高温炉适合长条形样品，可提供均匀的温度场；立式高温炉占用空间小，适用于垂直方向加载的测试场景。?

2. 技术参数：高温炉的最高工作温度应高于测试所需温度，一般要求高于样品测试温度 50 - 100℃；温度均匀性要满足测试精度要求，通常在 ±5℃以内；升温速率可调节，一般在 1 - 20℃/min 范围内，以满足不同测试工况的需求。?

（二）加载系统?

1. 液压加载系统：具有加载力大、稳定性好的特点，适用于大载荷的应力应变测试，如金属材料的拉伸和压缩测试。加载力范围可根据实际需求选择，一般从几千牛顿到数百兆牛顿不等；加载速率可精确控制，实现恒速加载、恒力加载等多种加载方式。?

2. 电子万能试验机加载系统：采用伺服电机驱动，具有加载精度高、控制灵活的优点，适合小载荷、高精度的测试，如高分子材料、陶瓷材料的力学性能测试。加载力范围一般在几十牛顿到几十千牛顿之间；位移控制精度可达微米级，能实现精确的应变控制。?

（三）测量系统?

1. 电阻应变片及采集仪：选择耐高温的电阻应变片，如康铜箔高温应变片，工作温度可达 350℃以上；搭配高精度的应变采集仪，采集通道数根据测试需求选择，一般不少于 8 通道，采样频率应满足动态测试要求，通常不低于 100Hz 。?

2. 引伸计：高温引伸计可采用陶瓷或石英材质的标距杆，耐高温性能好，测量精度高。标距范围可根据样品尺寸选择，常见的有 10 - 50mm；测量精度可达 ±0.5% FS 。?

3. DIC 系统：包括高分辨率的工业相机、光源系统和图像采集处理软件。工业相机分辨率不低于 500 万像素，帧率根据测试需求选择，动态测试时帧率不低于 30fps；光源系统要提供均匀、稳定的光照，确保图像质量；图像采集处理软件应具备强大的算法和数据分析功能，能准确计算应变分布。?

三、测试流程?

（一）样品制备?

根据测试标准和要求，制备符合尺寸和形状的样品。样品表面需进行打磨、抛光处理，确保表面平整、光滑，以便粘贴应变片或制作散斑图案。对于金属材料，样品尺寸一般为长 100 - 200mm、直径 10 - 20mm 的圆柱形；对于板材，可制备成矩形拉伸试样。?

（二）设备安装与调试?

1. 将高温炉安装在稳固的基础上，连接好加热电源和温度控制系统，进行升温调试，检查温度均匀性和升温速率是否满足要求。?

2. 安装加载系统，确保加载轴线与样品轴线重合，避免偏心加载。对加载系统进行校准，检查加载力和位移的准确性。?

3. 粘贴电阻应变片或安装引伸计，确保粘贴牢固、安装准确；调试 DIC 系统，调整相机位置和焦距，优化光源条件，采集样品初始图像。?

（三）高温原位测试?

1. 将样品放入高温炉中，设定升温程序，缓慢升温至测试温度，并保温一定时间，使样品温度均匀稳定。?

2. 启动加载系统，按照预定的加载方式和速率对样品施加应力，同时通过测量系统实时采集应力、应变数据和图像信息。?

3. 在测试过程中，密切关注温度、应力、应变等参数的变化，如出现异常情况，及时停止测试并进行处理。?

（四）数据处理与分析?

1. 对采集到的应力、应变数据进行整理和筛选，去除异常数据。?

2. 根据测试原理和标定关系，计算样品的应力 - 应变曲线，分析材料在高温下的力学性能，如弹性模量、屈服强度、抗拉强度等。?

3. 利用 DIC 系统的图像处理软件，对采集到的图像进行分析，得到样品表面的应变分布云图，直观展示材料的变形情况。

2、温度控制系统：

  高温炉采用高性能外置式加热体，升温速度快、调节灵敏、精度高，温度稳定，温度工作上线有较大扩展，采用PID温度控制仪，性能可靠、使用方便。 温度可在50-1500度之间任意编程升降调节。

3、压痕测试系统：

  由计算机控制的CCD图像处理系统实现了人机对话，他将压痕通过专用硬度测试软件采集到计算机，由计算机进行压痕图像处理，对角线的测量、硬度值的计算、显示、数据分析统计，并可以以报告形式打印，测试数据可以以文件方式导出。

发明专利（该设备由我公司经过十年技术升级，功能非常强大，可以原位测试高温下的硬度，金相及强度等技术参数）

专利点（请勿侵犯专利，违者必究）：

1.采用手套箱做纯氩气气室保护，隔离试样高温氧化。

2.激光加热，提高加热温度及图像清晰度。

3.光学升级，排除干扰光源，捕捉压痕清晰图像。

4.原位测试，在高温下测试高温图像，测试拉伸机压缩试样，提升精准度。

5.水冷及隔热保护措施，防止镜头及设备高温烧毁。