13100616637(华中地区)

18171289006(华南和西南)

18502799852(其它地区)

当前位置:首页  >  文章  >  从 - 190℃到 1200℃:重光FMS构建材料力学性能的全温域表征体系

从 - 190℃到 1200℃:重光FMS构建材料力学性能的全温域表征体系

发布时间:2025-5-27      点击次数:41

在航天器返回舱穿越大气层时,外壳材料需承受 - 120℃的太空低温与 2000℃的气动热冲击,同时抵抗高速气流的力学冲刷;在锂电池快充场景中,电极封装材料面临 80℃高温下的循环应力,微裂纹的萌生可能引发热失控。这些极端环境下的材料性能挑战,唯有高低温原位力学测试技术能精准破解 —— 它如同 “材料的 CT 扫描仪”,在温度与应力的耦合场中,揭示微观损伤与宏观性能的内在关联。

一、原位力学变温测试:材料科学的 “极端环境显微镜”

传统力学测试往往在室温下进行,而真实工况中,温度是改变材料力学行为的核心变量:

低温脆性阈值:钢铁材料在 - 50℃以下,冲击韧性可能下降 70% 以上,导致桥梁、船舶结构脆断; 

高温蠕变极限:涡轮叶片合金在 900℃时,持续载荷下的蠕变应变速率比室温高 1000 倍,直接影响航空发动机寿命;

聚合物相变应力:塑料在玻璃化转变温度(如 - 30℃)附近,弹性模量骤降引发装配间隙变化,导致电子器件失效。 

原位测试的核心优势在于 “实时性” 与 “可视化”:通过将温度场与拉伸 / 压缩 / 疲劳载荷同步施加于样品,结合显微观测(如光学显微镜、扫描电镜),实时捕捉材料从微裂纹萌生到宏观断裂的全过程。例如,某高铁轮轨材料研究中,传统测试未发现低温性能异常,而原位变温测试揭示其在 - 40℃拉伸时,晶界处因温度梯度产生应力集中,导致断裂强度下降 30%。

  

二、重光科技 FMS 系统:重新定义变温力学测试标准

武汉重光科技依托华中科技大学科研实力,推出高低温原位力学测试系统(FMS),专为解决极端环境下的材料力学表征难题。该系统融合高精度温控、多模式力学加载与显微观测兼容性,正逐步成为航空航天、新能源、高分子材料等领域的核心研究工具之一。

FMS-电脑画面已P.jpgCongtical高低温原位力学测试系统(FMS)

1. 宽温域覆盖:-190℃至 1200℃的极限挑战

FMS 系统提供双温区解决方案:

超低温端(选配液氮组件):最低可达 - 190℃,通过液氮直冷技术实现毫秒级降温,适用于超导材料、深冷合金的力学性能研究;

高温端:最高温度 1200℃(型号 FMS-5K-600),采用铂丝加热器与 S 型热电偶,控温精度 ±0.1℃,满足航空航天高温合金的蠕变测试需求。

关键参数:

温度分辨率 0.1℃,温度均匀性误差≤1%,优于行业标准 2 倍;

最大升温速率 100℃/min,支持快速变温下的动态力学响应捕捉。

2. 多模式力学加载:从微力到重载的全场景适配

系统提供拉伸、压缩、疲劳、高温蠕变四种测试模式,搭载高精度力学传感器:

微力测试(FMS-500 系列):最大拉力 500N,分辨率 0.1N,适用于纳米材料、薄膜样品的力学性能表征;

重载测试(FMS-5K 系列):最大拉力 5000N(5KN),分辨率 1N,可对金属构件、复合材料进行工程级强度测试;

位移控制精度:最小位移分辨率 1μm,支持慢应变速率测试(0.5mm/min),精准模拟材料的渐进损伤过程。

3. 原位显微观测:微观损伤的 “实时直播”

FMS 系统设计紧凑,可无缝对接光学显微镜、扫描电镜(SEM)等观测设备:

光学兼容性:配备 Φ22mm 观察窗(石英材质),支持超长工作距离物镜(最小工作距离 8mm),实时记录样品表面裂纹扩展;

真空环境适配:可选配真空组件(真空度≤1Pa),避免高温下材料氧化对测试结果的干扰,适用于稀土永磁、活性金属研究。

4. 智能化软件:从数据采集到分析的全流程赋能

微信图片_20250306152726.pngFMS软件界面

高低温力学测试.png某样品测试结果

多参数同步采集:实时记录温度、力值、位移、应变数据,支持每秒 2 次高频采样,捕捉瞬态力学响应;

自定义测试程序:可编辑温度 - 载荷循环曲线(如 “-80℃→室温→150℃” 三温区疲劳测试),满足复杂工况模拟。