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特殊研发解决方案

ZwickRoell不仅与广大机构合作开发定制测试解决方案,同时也提供大量针对研发应用的标准化测试解决方案。对于科学家来说,材料试验机最重要的一点就是测试的灵活性,这是由于在工作中经常会面对全新的测试要求,并且如果可能还需要用现有的设备满足。

测试系统的接口也特别重要。一方面,人们通常采用新型传感器,传感器的测量值必须与试验机其他测量值信号一起记录;另一方面,记录数据的处理也需要尽可能简便。采用testXpert III可以直接处理试验数据,同时也支持将试验数据输出至其他分析软件进行处理。

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  • 行业手册:学术研讨 PDF 29 MB

1.集成化应变片

原则上,从测量技术的角度来看,应变片必须能够同步记录所有参数 - 包括力值、变形量以及应变。

ZwickRoell有两种连接应变片的选项。 

直接与testControl电子测量控制系统连接
通过HBM测量放大器连接

直接与testControl电子测量控制系统连接

测试系统采用外部接线盒将各种应变片(120Ω、350Ω等)接入试验系统,并且与应变片连接为惠斯通电桥。所采用的应变片可以与该接口连接形成4电阻或6电阻电桥。系统还能进行温度补偿。根据testControl配置不同,最多可以集成4个DMS通道。

通过HBM测量放大器连接

特殊的同步机制允许使用HBM MGC+或者QuantumX来增加测量点数量。测量值与试验机的测量信号同步记录,但是不能用于闭环控制。

2.testXpert III特殊功能

多年来,ZwickRoell不断为testXpert III开发对于研究者非常重要的功能。以下为几个典型例子。 

了解更多有关testXpert III软件的信息

3.高温试验

降低二氧化碳排放的一个关键途径是提高热发动机的效率。为此,必须提高燃烧室的温度,这就需要使用新材料和要求高温。

在开发从A-USC(先进超临界)电厂到新型核反应堆的新电厂技术时,必须明确理解新技术的高温特性。这种趋势意味着越来越多的测试是在高温下进行的。 

ZwickRoell有自己的能力中心来专门处理这些问题。通常,在真空或惰性气体环境中,试验温度达到1200°C甚至更高。高温试验的一个挑战是直接测量变形/应变。

多年来,ZwickRoell的laserXtens激光引伸计一直受到信赖,它针对高温进行了优化,可以在高温炉内通过窗口无接触地测量试样的应变。

4.蠕变试验和周期性特征

除了纯高温特性外,其他机械特性(也必须在高温下测定)在电厂技术中也很重要。除了耐高温外,许多发电厂由于风力和太阳能发电厂供电波动而改变的运行模式也是一个因素,对材料提出了特殊要求。

许多发电厂必须能够以灵活的方式在短时间内重新启动和关闭。这会导致材料热机械疲劳(TMF),即每次启动和关闭时,材料都会热膨胀。20世纪的大多数发电厂并不是针对这种应力而设计的,因此在回顾过去时必须重新计算和转换。

所有蒸汽发电厂的另一个问题是材料腐蚀,尤其是在温度高达760°C和蒸汽压力高达380 bar的A-USC发电厂。材料的反应方式(松弛或延迟)是在恒定的应变或应力下,在高温下长时间观察到的。这也是周期性的(蠕变疲劳)。

5.低周疲劳试验(LCF试验)

低周疲劳试验期间,在特定温度(通常较高)下对材料施加周期载荷,直至产生微小的塑性变形。试验中试样或材料仅承受数千次上述交变载荷。试验对材料试验机或试验机控制系统提出了非常高的要求,因为材料刚度在弹性到塑性变形阶段会发生巨大变化,控制系统必须快速反应以保证应变增加的速率恒定。 

6.热机械疲劳(TMF)

热机械疲劳(TMF)是模仿材料在热膨胀后受到机械载荷的试验。在发电厂(热发动机)的每一次启停过程都会发生。在启动时,所有的部件从室温升高至工作温度,同时材料发生膨胀。这会在材料内部产生应力,必须精确测定该应力以免对部件造成破坏。 

热机械疲劳试验需要循环加热试样,试验机在相同或者相反的相位施加机械应变。 

7.高周疲劳(HCF)

与LCF试验相比,在高周疲劳试验中,载荷仅在材料的线弹性范围内发生变化。一个关键应用是测定材料或部件的疲劳极限。疲劳极限通常使用Woehler曲线(s/n曲线)来测定,在测量期间,对试样施加不同的应力和应变幅直到其失效。Woehler曲线通过恒定振幅测定;Gassner曲线通过变幅测定。

这些特性曲线也在不同温度下测定。

8.从纳米级到宏观的仪器化硬度试验

仪器化压痕深度测量在研究中已应用多年。它用于测定非常薄的层或涂层的机械特性。力压痕深度测量可以测定硬度(马氏硬度)和弹塑性特性。

作为测定涂层性能的经验法则,压头(维氏或Berkowitch)穿透涂层厚度不得超过10%。ZwickRoell UNAT系统可用于10nm到30µm之间的压痕深度,而ZHU/Zwicki系统可用于超过6µm的压痕深度。这意味着ZwickRoell拥有一个适用于所有纳米、微米和宏观硬度范围的解决方案。

我们针对您的每一项需求寻找最佳的测试解决方案。

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我们期待着就您的需求进行探讨。

 

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