液氮拉伸測試:超導(dǎo)線材性能評估與動態(tài)疲勞試驗機應(yīng)用
超導(dǎo)線材作為一種高性能材料,廣泛應(yīng)用于超導(dǎo)磁體、超導(dǎo)電纜等領(lǐng)域。由于其工作環(huán)境通常處于低溫狀態(tài)(如液氮溫度77K或更低),研究其在低溫條件下的力學(xué)性能,尤其是拉伸性能,對于確保超導(dǎo)線材的可靠性和穩(wěn)定性具有重要意義。
低溫拉伸測試是評估超導(dǎo)線材在實際應(yīng)用中機械性能的重要手段。通過在液氮環(huán)境下對超導(dǎo)線材進行拉伸試驗,可以深入了解其在低溫條件下的抗拉強度、彈性模量、屈服強度等力學(xué)特性。這些性能參數(shù)不僅直接影響超導(dǎo)線材的機械穩(wěn)定性,還可能對其臨界電流密度(Ic)等超導(dǎo)性能產(chǎn)生顯著影響。
本文科準(zhǔn)測控小編將詳細(xì)介紹超導(dǎo)線材在液氮低溫下的拉伸測試方法及其重要性,為相關(guān)研究和應(yīng)用提供參考。
一、測試原理
超導(dǎo)線材低溫拉伸測試的原理是通過在液氮低溫環(huán)境下對超導(dǎo)線材施加拉伸力,測量其力學(xué)性能變化,以評估其在低溫條件下的機械穩(wěn)定性和超導(dǎo)性能。
二、測試相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
GB/T 31527-2015:力學(xué)性能測量NbTi/Cu復(fù)合超導(dǎo)線室溫拉伸試驗方法。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了NbTi/Cu復(fù)合超導(dǎo)線室溫拉伸試驗方法,用以測量彈性模量、規(guī)定塑性延伸強度和抗拉強度等力學(xué)性能參數(shù)。
GB/T 38842-2020:實用超導(dǎo)線的分類和檢測方法 一般特性和指南。該標(biāo)準(zhǔn)給出了實用超導(dǎo)線的一般特性,并提供了實用超導(dǎo)線的力學(xué)、電學(xué)和超導(dǎo)特性測試方法方面的應(yīng)用指南。
三、測試儀器
1、電子式動態(tài)疲勞試驗機(帶液氮)
四、測試流程
步驟一、試驗樣品準(zhǔn)備
樣品選擇:采用銅基NbTi超導(dǎo)線,該樣品經(jīng)過組裝、擠壓、多次熱處理與冷加工拉伸結(jié)合,隨后進行扭絞、拉伸和最終熱處理等工藝,最終制成多芯絲超導(dǎo)線。
樣品規(guī)格:樣品長度為100mm,標(biāo)距為50mm,確保樣品兩端有足夠的夾持長度。
樣品標(biāo)記:在樣品標(biāo)距范圍內(nèi)標(biāo)記清晰的標(biāo)記線,用于測量變形量。
樣品清潔:使用無水乙醇或丙酮清潔樣品表面,去除油污和雜質(zhì)。
步驟二、設(shè)備調(diào)試與校準(zhǔn)
試驗機校準(zhǔn):對電子式動態(tài)疲勞試驗機進行校準(zhǔn),確保力值測量精度和位移測量精度符合要求。
液氮系統(tǒng)檢查:檢查液氮系統(tǒng)的密封性和溫度控制精度,確保液氮溫度穩(wěn)定在77K。
夾具安裝:安裝合適的夾具,確保樣品在夾持過程中不會發(fā)生滑動或局部變形。
步驟三、測試條件設(shè)置
溫度設(shè)置:將試驗環(huán)境溫度設(shè)置為77K(液氮溫度)和293K(室溫),分別進行低溫和室溫下的拉伸測試。
加載速率:設(shè)置試驗機的加載速率為0.5mm/min,確保測試過程平穩(wěn)。
數(shù)據(jù)采集:連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),設(shè)置采樣頻率為10Hz,記錄力值、位移和溫度變化。
步驟四、測試執(zhí)行
樣品安裝:將樣品安裝在試驗機夾具上,確保樣品標(biāo)距范圍內(nèi)無夾持痕跡。
液氮注入:將液氮注入試驗腔,使樣品wan全浸入液氮中,等待溫度穩(wěn)定在77K。
拉伸測試:啟動試驗機,按照設(shè)定的加載速率對樣品進行拉伸,直至樣品斷裂。
數(shù)據(jù)記錄:實時記錄拉伸過程中的力值、位移和溫度變化,保存測試數(shù)據(jù)。
步驟五、結(jié)果記錄與分析
數(shù)據(jù)整理:整理測試數(shù)據(jù),繪制力-位移曲線和應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
性能評估:根據(jù)測試結(jié)果,評估NbTi超導(dǎo)線在77K和293K溫度下的抗拉強度、彈性模量和屈服強度等力學(xué)性能。
結(jié)果對比:對比低溫和室溫下的測試結(jié)果,分析溫度對NbTi超導(dǎo)線力學(xué)性能的影響。
步驟六、測試報告
報告內(nèi)容:包括樣品信息、測試條件、測試結(jié)果和分析結(jié)論。
報告格式:按照標(biāo)準(zhǔn)格式生成測試報告,確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、內(nèi)容完整。
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