상승 된 온도 정상 고 불 감 증-엔드 송탄 히터 시스템을 통해 압력 전단 플레이트 영향 실험 결합
Summary
여기, 선물이 실시 온도 상승된 반전 일반 접시 영향, 및 결합 된 압력 및 전단 플레이트 영향에 대 한 새로운 접근의 상세한 프로토콜. 원하는 온도에 내열성 송탄의 프런트 엔드에 개최 샘플 열 불 감 증-엔드 저항 코일 히터의 사용을 포함 하는 접근.
Abstract
테스트 1000 ° C까지 온도에서 정상 또는 결합 된 압력-전단 플레이트 영향 실험에 대 한 새로운 접근 방식을 제시 합니다. 메서드를 수 있습니다 비슷한 실험을 수행 하는 동안 직면 한 몇 가지 특별 한 실험 과제를 완화 하면서 열팽창 극단에서 재료의 동적 동작을 프로 빙으로 목적 온도 상승된 접시 영향 실험을 종래의 플레이트 영향 접근을 사용 하 여. 사용자 지정 적응 케이스 서쪽 예비 대학;에서 단일 단계 가스 총의 불 감 증 끝에 만들어진 이러한 적응 포함 높은 허용 오차를 제공 하면서 기존 총 신 친구를 전략적으로 설계 된 SAE 4340 스틸로 만든 정밀 가공 확장 조각 구멍 및 열쇠 구멍에 일치. 확장 조각 수직 원통형 히터-음, 있는 히터 어셈블리에 포함 되어 있습니다. 저항 코일 히터-머리, 최대 1200 ° C의 온도 도달 수 있는 자유;의 축 회전 각도 수직 줄기에 연결 되어 얇은 금속 표본을 원하는 테스트 온도에 직경에서 균일 하 게가 열 될 열 송탄의 프런트 엔드에 개최 수 있습니다. 총 배럴 대신 대상 끝의 불 감 증-끝에 (이 경우 샘플) 전단 플레이트를가 열 하 여 몇 가지 중요 한 실험 과제를 막을 수 있습니다. 이러한 포함: 1) 난방 대상 홀더 어셈블리;의 여러 성분의 열 확장 때문에 동안 대상 플레이트의 정렬에 심각한 변화 2) 진단 요소 때문에 발생 하는 문제 (즉,., 폴리머 자필 격자, 및 광학 프로브) 온수 대상 어셈블리;에 너무 가까이 되 고 3) 어디 샘플, 사이 중요 한 공차 레이어 본드, 광 창 및 창; 고온에서 유지 하기 위해 점점 더 어려워 대상 번호판에 대 한 발생 하는 문제 4)의 경우 압축 전단 플레이트 영향 실험, 대상;의 자유 표면에 가로 입자 속도의 측정에 대 한 높은-온도 저항 회절 격자에 대 한 필요성을 결합 그리고 5) 제한 시간 프로필 열 연 화하고 경계 대상 플레이트의 가능성이 저조한 때문 대 측정된 무료 표면 속도의 명백한 해석에 필요한 충격 속도에 부과. 활용 하 여 위에서 언급 한 각 색, 우리는 샘플 온도 범위에서 상용 순수 알루미늄에 역 형상 정상적인 접시 영향 실험의 시리즈에서 결과 제시. 이러한 실험 쇼는 연 소재의 지표 영향된 상태에서 입자 속도 감소 (후 수익률 흐름 스트레스 감소) 샘플 온도 증가 함께.
Introduction
엔지니어링 응용 프로그램에서 자료는 정적 또는 동적 자연, 변형 및 용융 점 근처에서 배열 하는 온도 대 한 높은 수준의와 결합 될 수 있는 조건의 넓은 범위를 받게 됩니다. 이 열팽창 극단에서 소재 동작이 다를 수 있습니다 크게; 따라서, 거의 세기 동안, 몇 가지 실험 개발 되었습니다 검색 동적 응답 및 소재 동작에서 정권1,2,3 로드 하는 것을 제어 하는 동안의 다른 특성으로 겨냥 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14. 금속 중간 변형 속도 (10-6-100 /s) 낮은 로드, 서보 유압 또는 정밀 나사 범용 테스트 기계 소재 반응을 하는 데 사용 되었습니다 다양 한 로딩 모드를 받게 하 고 변형의 수준입니다. 적용된 긴장으로 요금 중간 변형 속도 넘어 증가 하지만 (즉., > 102/s), 다른 실험 기법 기계적 응답을 조사 하기 위하여 필요 하 게. 예를 들어 5 × 10 103/s의 로딩에서4/s 또는 전체 크기의 소형 분할 Hopkinson 압력 바 사용8,15만들 수 이러한 측정.
전통적으로, 가벼운 가스 총 또는 폭발적으로 구동된 플레이트 영향 실험 이용 되었습니다 동적 없던 및 spallation, 같은 다른 현상을 연구 하거나 매우 높은 변형 률 발생 하는 변환 단계 (105-10 7/s)16,17,18,19,20,,2122또는 높은 압력 및 동적 로딩의 조합. 관례, 플레이트 영향 실험 포함는 총 배럴의 길이 아래로 여행 그리고에 신중 하 게 정렬 된 고정 표적 격판덮개 충돌 하려고 가스 총, 불 감 증 끝에 처음 송탄에 의해 수행 전단 플레이트의 출시는 충격 약 실입니다. 영향 결과로 정상 그리고/또한 결합 된 압력 및 전단 응력 생성 됩니다 우대/대상 인터페이스에는 경도 및 결합 된 경도 통과 스트레스 파 판의 공간 차원을 통해 여행. 이러한 파도 대상 플레이트의 뒤쪽 표면에의 도착은 간섭 기술을 통해 일반적으로 모니터링 대상 접시의 즉각적인 무료 표면 입자 속도를 영향을 줍니다. 할 수 있도록 시간 역사 대 측정된 입자 속도의 해석, 그것이 비행기-파도 영향 표면에 전면 병렬 영향14,23시 생성 될 필요 합니다. 전, 영향을 되도록 발생 합니다 1 밀리 라디안12,24, 영향 표면 평탄도의 순서 영향 기울기 각도와 몇 마이크로미터5,25보다 더 나은.
플레이트 영향 실험 발열 소재 동작 열팽창 극단26,27,,2829으로 확장을 조사를 포함 하도록 적응 되어 있다. 이러한 적응 일반적으로 포함 하는 유도 코일 또는 가스 군;의 대상 끝에 저항 히터 요소 추가 이러한 적응 실험적으로 실현 되도록 표시 되었습니다, 비록 접근은 본질적으로 주의 깊은 고려 사항을 요구 하는 특별 한 실험적인도 전에 연결 됩니다. 이러한 실험적 합병증의 일부에서 실시간 맞춤 조정을 요하는 대상 (샘플) 접시를가 열 하는 동안 대상 홀더 어셈블리 맞춤 비품의 다양 한 성분의 차동 열 확장 포함 일반적으로 샘플 및 대상 격판덮개 사이 중요 한 병렬 처리 허용 오차를 유지 하기 위해 지속적인 피드백으로 원격 제어 정렬 도구로 만들어집니다. 압력-전단 플레이트 영향 실험 계획의 경우 기존의 폴리머 격자 필요 샘플 난방의 자유 표면에 가로 입자 속도 모니터 하기 위해 높은 온도 내성 금속 격자 교체는 대상 플레이트입니다. 또한, 샘플의 난방 추가할 수 제한 특정 실험 계획에 사용할 수 있는 충격 속도에 높은 스트레인 비율 결합 압력 및 전단 플레이트 영향 구성, 특별 한 고려 사항 해야와 같은 실험 결과의 명확한 해석을 방지 하는 플레이트 전면 및 후면 대상의 음향 임피던스를 사용 하 여 계산 되는 온도 의존 수 있습니다. 마지막으로, 다른 실험적인 체계는 광학 창, 샘플, 본드 레이어, 또는 높은 온도19에서 유지 하기 위해 점점 더 어려워 코팅 사이의 공차 대상 접시가 필요 합니다.
위에서 언급 한 실험 과제를 완화, 기존 단일 단계 가스-총 케이스 서쪽 예비 대학 (CWRU)7,,3031,32에 있는 사용자 지정 적응을 했습니다. . 이러한 수정 사용 허용 높은 온도 정상 그리고/또한 결합 된 압력-전단 플레이트 영향 실험 하는 발사, 이전 1000 ° C 이상의 온도에 열 될 열 송탄의 프런트 엔드에 개최 하는 얇은 금속 표본 실시. 온도 상승된 접시 영향 연구에 대 한 고용 하는 기존의 접근의 대부분을, 달리이 방법은 위에서 설명한 실험 과제 중 몇 가지를 완화 하기 위해 표시 되었습니다. 예를 들어이 접근은 feasibly 원격 기울기 조정30에 대 한 필요성 또는 실험 기간 동안 기울기 변화를 모니터링 하기 위한 추가 광학 요소 없이 1 밀리 라디안의 기울기 각도 달성 하기 위해 이용 되었습니다. 둘째, 대상 플레이트 주변 온도에서 남아, 이후이 방법은 필요 하지 않습니다 특별 한 높은-온도 저항 자필 격자에 대 한 필요성 간접 영향 실험; 가로 입자 속도의 측정에 대 한 높은 충격 속도 대상 저조한의 위험 없이 이용 될 수 있다 또한, 플레이트, 그리고 따라서, 실험 결과의 해석에 복잡성을 감소. 추가,이 방법은 선택 샘플 자료에 대 한 우리 업 관계를 제공 하는 높은 온도 역 형상 정상적인 접시 충격 실험을 수행 하기 위해 활용할 수 있습니다. 이 얻어질 수 있다 또는 또한, 임피던스 매칭 기법, 통해 역33,34 동안 샘플 충격 속도에 변화에 대 한 정보를 전달 하는 샘플의 뒤 표면에서 진공 팬의 분석 . 높은 온도 결합 된 압력-전단 플레이트 영향 구성에서이 접근 하면 공부를 해야 넓은 온도 플라스틱 개 악 범위 및 스트레인-107/s 따라 최고 박막의 동적 없던 얇은 견본16,,2729의 두께입니다.
우리는 위에서 설명한 전형적인 온도 플레이트 충격 실험을 수행 하는 데 필요한 프로토콜을 발표할 예정 이다. 이 전용된 섹션 선행 현재 기술을 사용 하 여 얻은 대표적인 결과 될 것 이다. 마지막으로, 결과 대 한 논의 결론 이전에 나타납니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
방법 및 프로토콜 제대로 고온에서 역방향 기하학 일반 접시 충격 실험을 수행 하기 위한 절차를 자세한 위의 밝혔다. 이 방법에서는, 우리는 축과 회전의 자유도와 저항 히터 코일 집 케이스 서쪽 예비 대학에서 기존 가스 총의 높은 압력 (불 감 증) 끝에 총 신에 대 한 사용자 지정 수정 확인 합니다. 저항 히터 코일 시스템 발사 전에 얇은 알루미늄 표본을, 근처 (640 ° C), 초과 녹는 온도에 열 히터…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 미국 에너지 부 통해는 청 지기 과학 학술 얼라이언스 DOE/NNSA (DE NA0001989와 DE NA0002919)이 연구에서 재정 지원을 인정 하 고 싶습니다. 마지막으로, 저자는 현재와 미래의 수사에 겪고 노력 지원 그들의 협력에 대 한 로스 알라모 스 국립 연구소를 감사 하 고 싶습니다.
Materials
| 99.999% commercial purity polycrystalline aluminum | Goodfellow | AL007970 | Material for flyer plate (sample) |
| H13 tool steel | Fabrication Center of CWRU | N/A | Material for the sample holder |
| Solution treat & age Inconel 718 alloy | High Temp Metals | N/A | (1.005/1.015)" Dia x 24", Material for target plate |
| Photoresist S1805 | MicroChem | N/A | Material of the photoresist for holographic grating |
| Developer CD-26 | MicroChem | N/A | Developer to the photoresist for holographic grating |
| Aluminum 6063 tube | McMaster-Carr | 4568T19 | Material for the ring in target assembly |
| Black Delrin (R) Acetal Resin Rod (4-1/2" Dia.) | McMaster-Carr | 8576K81 | Material for the Delrin holder in target assembly |
| White Delrin (R) Acetal Resin Rod (1/4" Dia.) | McMaster-Carr | 8572K51 | Material for the Delrin pins in target assembly |
| Aluminum 6061 tube | McMaster-Carr | 9056K24 | Material for the body in projectile assembly |
| Aluminum 6061 rod | McMaster-Carr | 8974K88 | Material for the cap in projectile assembly |
| Teflon sheet | McMaster-Carr | 8711K98 | Material for the key |
| LAVA-FF – Alumina Silicate disc | Technical Products | CWR-033116-1 | |
| LAVA-FF – Alumina Silicate tube | Technical Products | ALR11515 | |
| Alumina Pan Slotted Head Bolt | Ceramco | A83200PANSLT0.500 | |
| 409 N70 Buna-N O-ring | The O-ring Store | B70409 | |
| Loctite Hysol 9412 adhesive | Loctite | 83107 | |
| High Temperature Cements | OMEGA Engineering | OB-300 | |
| Extra fast-set epoxy | Ellsworth | 4001 | |
| Mylar sheet | McMaster-Carr | 8567K94 |
References
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