最近，公司(si)出貨了一臺(tai)電子式動態疲勞試驗機，專門用于在-197℃液氮(dan)環(huan)境下測(ce)試超導材料。超導材料在(zai)科學技術和工程領域中具有廣(guang)泛的應用前景，其在(zai)電力傳輸(shu)、磁(ci)懸浮列車(che)、醫療成像(xiang)（如MRI）以及高能物(wu)理實驗中扮演著關鍵角色。然而(er)，超導材料(liao)的實際應(ying)用(yong)面臨(lin)著許多(duo)挑戰(zhan)，其中一個重要問題是其在低溫環(huan)境下的機械性能，尤(you)其是疲勞(lao)性能。

對(dui)于超導(dao)材(cai)料(liao)來說(shuo)，疲勞性能的(de)研(yan)究尤為重(zhong)要，因為這些材(cai)料(liao)通常在極端低溫環境下工作，如液氮溫度（-197℃）或更(geng)低的溫(wen)度。在如此(ci)(ci)低的溫(wen)度下，材(cai)料的微觀結構和(he)(he)宏觀性(xing)(xing)能會發(fa)生顯著變化，從而影響(xiang)其使(shi)用(yong)壽(shou)命和(he)(he)可(ke)靠性(xing)(xing)。因此(ci)(ci)，理解和(he)(he)評估超(chao)導材(cai)料在低溫(wen)環境下的疲勞行為是確(que)保其安全性(xing)(xing)和(he)(he)可(ke)靠性(xing)(xing)的關鍵。

本文(wen)科(ke)準測(ce)控小(xiao)編旨在(zai)對超導材料(liao)在(zai)液氮溫度下的(de)疲(pi)勞性能進行(xing)系統的(de)測(ce)試和(he)分析。通過模擬超導材料(liao)在(zai)實際應用中的(de)工作條件，探討其在(zai)低(di)溫下的(de)疲(pi)勞損傷機制和(he)壽命規(gui)律。

 

一、測試(shi)原理(li)

是通過(guo)在-197℃液(ye)氮環(huan)境中對超導材料(liao)施加循環(huan)載荷，觀察其疲勞損傷(shang)和性能(neng)(neng)變化，以評估(gu)其低溫疲勞性能(neng)(neng)和壽命。

 

二、測(ce)試相關標準

ASTM E606/E606M-12 - 針對(dui)金屬(shu)材料的(de)低周疲勞測(ce)試方(fang)法，涵蓋低溫(wen)條件(jian)下的(de)測(ce)試。

ASTM E647-15 - 標準試(shi)驗方法，用(yong)于(yu)測量金屬材料中疲勞裂紋擴展速率，可應用(yong)于(yu)低溫(wen)環境(jing)。

BS EN ISO 6892-1:2016 - 金屬(shu)材(cai)料拉伸試驗方法(fa)的標準，適用(yong)于各種溫度條件(jian)，包括低溫。

IEC 61788-4 - 超導性測量標(biao)準，涉及交流磁化率(lv)的(de)測量，適用于低溫(wen)超導材(cai)料的(de)測試。

 

三、測試儀器

1、電子式動態(tai)疲(pi)勞(lao)試(shi)驗（帶(dai)有液氮） 

主要用途：

1、用于(yu)檢測各種金屬(shu)、非金屬(shu)、復(fu)合材料及動力(li)鋰電池極(ji)柱等(deng)產品的動、靜態(tai)力(li)學性能(neng)試驗。能(neng)在正弦波(bo)(bo)、三角波(bo)(bo)、方(fang)波(bo)(bo)、梯(ti)形波(bo)(bo)、隨機波(bo)(bo)、組(zu)合波(bo)(bo)形下進行拉(la)伸、壓縮、彎曲、動靜剛度和低周疲勞試(shi)驗。使用溫度環(huan)境驗裝(zhuang)置(zhi)， 可完(wan)成(cheng)相應溫度下的環境模擬試驗。

 

2、本試驗機操作靈活方便(bian)，電(dian)動(dong)移動(dong)橫梁升降，手動(dong)鎖(suo)緊，采用先進的電(dian)動(dong)缸(gang)驅動(dong)技(ji)術加載、高(gao)精度動態負(fu)荷傳感(gan)器和高(gao)分(fen)辨率位(wei)移傳感(gan)器測量試件力值和位(wei)移。

 

3、全(quan)數(shu)字化的(de)測(ce)控系統(tong)實現位移、變(bian)形閉環控制，試驗(yan)軟件在WINDOWS中文(wen)環境下工(gong)作(zuo),強(qiang)大的數據處理(li)功能，試驗條件和試驗結果自動存盤,顯示和打印。是企業、科研院(yuan)所、國防軍工、大專院校(xiao)、醫(yi)療等(deng)行業理想的高性價比試驗系統(tong)。

 

四、測試流程

步驟一、準備工作

樣品準備(bei)：按照標準制(zhi)備(bei)超導材料樣品，確(que)保樣品尺寸和形(xing)狀符合測試要求(qiu)。

環(huan)境準備：將(jiang)液氮(dan)池或(huo)低溫(wen)恒溫(wen)箱(xiang)預冷至-197℃，確保測試環(huan)境溫(wen)度穩(wen)定(ding)。

步驟二、預試驗(yan)檢(jian)查

樣(yang)品安裝(zhuang)：將(jiang)超導材料(liao)樣(yang)品安裝(zhuang)在(zai)疲勞(lao)試驗機的夾(jia)具上，確保樣(yang)品固(gu)定牢(lao)固(gu)。

傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)校驗：檢查溫度傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)、位移傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)和應力應變傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)的工作狀態，確保在低溫下數據采(cai)集準確。

步驟(zou)三、低溫環境準備

液(ye)氮(dan)注入：將(jiang)樣品和夾具系統(tong)緩慢浸入液(ye)氮(dan)中，確(que)保樣品溫度均(jun)勻降至-197℃。

溫度(du)穩定：維持樣(yang)品在液氮中至(zhi)少30分鐘，確保其溫度達到穩定(ding)狀態(tai)。

步驟(zou)四、疲勞測試 

加載參(can)數(shu)設置：根(gen)據測試要(yao)求，設置疲勞測(ce)試的加(jia)載頻率、應(ying)力(li)幅值和循(xun)環次(ci)數等參數。

啟動測試：啟動疲(pi)勞試驗機，開(kai)始對(dui)樣品施加(jia)(jia)循(xun)環(huan)載荷，記錄(lu)加(jia)(jia)載過程中的力、位移和應力應變等數據。

監控(kong)測試(shi)：實時監控(kong)樣品(pin)的(de)變形和(he)溫度變化，確保測試(shi)過(guo)程中的(de)安全性和(he)數據(ju)的(de)有效(xiao)性。

 

步(bu)驟五(wu)、數據采集(ji)與處理

數據記錄：自動記錄每個加載循環的應力應變曲線、裂紋長度和擴展速率等數據。

疲(pi)勞壽命(ming)分(fen)析：根據(ju)(ju)測試(shi)數(shu)據(ju)(ju)，計算樣品的疲(pi)勞壽命(ming)和循環次數(shu)，分(fen)析其疲(pi)勞裂紋的起始位置和擴展(zhan)路徑(jing)。

步驟六、后(hou)處理與分析

樣品(pin)取出(chu)：結束測試后，小心取出(chu)樣品(pin)，逐(zhu)步升(sheng)溫至室(shi)溫，避免樣品(pin)因溫度驟變而損壞。

微(wei)觀(guan)結構觀(guan)察(cha)：使用顯微(wei)鏡或電子(zi)顯微(wei)鏡觀(guan)察(cha)樣品的疲勞裂(lie)紋和微(wei)觀(guan)結構變化(hua)，分析裂(lie)紋擴展機(ji)制。

數據分析：綜合分析測試數據和微觀結構觀察結果，總(zong)結超導材料在低(di)溫環境下的疲(pi)勞行為(wei)和損傷機(ji)制。

 

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