高低溫萬能試驗機是一種配備有高低溫環境試驗箱的萬能材料試驗機。它在電子或液壓萬能試驗機的基礎上，集成了一個可編程的溫控箱，能夠在廣泛的可控溫度環境下，進行材料的拉伸、壓縮、彎曲等力學性能測試。其核心作用是研究材料在不同溫度條件下的力學行為變化，如強度、彈性、韌性等。該設備廣泛應用于航空航天、汽車工業、高分子材料等領域，用于評估材料在特定工作環境下的可靠性與耐久性。
 

　　一、核心技術原理
 

　　1、溫度場精準調控
 

　　低溫實現：通過液氮噴射系統(-196℃)或復疊式壓縮機制冷(-70℃)實現超低溫環境，采用渦流管均勻化技術確保工作區溫場波動≤±1.5℃。
 

　　高溫生成：硅碳棒電阻加熱結合惰性氣體保護(防氧化)，最高可達1000℃(特殊配置)，升溫速率通過PID算法精確控制(0.1~20℃/min可調)。
 

　　熱隔離設計：真空絕熱層+多層反射屏蔽結構，使設備外壁溫度始終<50℃，保障操作安全。
 

　　2、力學加載系統
 

　　伺服驅動：高剛性滾珠絲杠配合交流伺服電機，實現0.001~1000mm/min寬范圍速度控制，載荷分辨率達0.001%FS。
 

　　多軸耦合：通過更換夾具可執行拉伸、壓縮、三點彎曲、剝離等試驗，部分機型集成扭轉模塊。
 

　　動態響應：采用高頻響液壓伺服閥(疲勞機型)，載荷頻率最高100Hz，模擬振動、沖擊等復雜工況。
 

　　二、核心功能與技術價值

功能	技術指標	應用意義
溫度模擬	-70℃～+350℃（液氮/電加熱）	驗證航天材料超低溫脆性、發動機部件高溫蠕變
力學加載	5kN～600kN（覆蓋微力到結構級測試）	汽車碰撞件強度、醫用植入物耐久性評估
多軸測試	可選配扭轉、疲勞附件	軸承壽命預測、風電葉片多向受力分析
實時監測	高溫引伸計（接觸式/激光非接觸）	捕捉材料熱膨脹導致的微應變（精度0.5μm）

 

　　三、系統核心構成
 

　　1、環境模擬艙體
 

　　耐候腔室：奧氏體不銹鋼內膽(耐腐蝕)，雙層石英觀察窗支持實時高清攝像記錄。
 

　　氣流組織：離心風機驅動氬氣/氮氣循環，溫度均勻性±2℃。
 

　　快速溫變：液氮直噴系統實現30℃/min急速降溫。
 

　　2、精密測量單元
 

　　高溫引伸計：陶瓷測頭接觸式引伸計或激光非接觸全場應變測量，精度±0.1μm。
 

　　多傳感同步：集成K型熱電偶(溫度)、光纖光柵傳感器(應變)、聲發射探頭(裂紋監測)等。
 

　　抗干擾設計：低溫屏蔽電纜+信號放大器，保障-196℃環境下數據采集穩定性。
 

　　3、智能控制系統
 

　　閉環溫控：基于模糊PID算法的多段程序控溫，支持恒溫/梯度/循環溫度模式。
 

　　安全防護：雙重過載保護、液氮溢出警報、緊急氣動制動裝置。
 

　　數字孿生：通過FEM軟件實時比對試驗數據與仿真結果。
 

　　四、典型應用場景
 

　　1、航空航天材料驗證
 

　　渦輪葉片鎳基合金在850℃高溫下的持久蠕變測試
 

　　液氫儲罐復合材料在-253℃的低溫沖擊韌性評估
 

　　2、生物醫療器件測試
 

　　骨科植入物鈦合金在37℃生理環境中的疲勞壽命
 

　　藥物包裝膠塞在-40℃~120℃交變溫度下的密封性能
 

　　3、新能源材料研究
 

　　動力電池隔膜在150℃熱失控條件下的穿刺強度
 

　　光伏背板EVA膠膜在85℃/85%RH濕熱老化后的剝離力
 

　　4、惡劣環境材料開發
 

　　南極科考裝備聚合物在-70℃的脆化轉折點測定
 

　　核電站鋯合金包殼管在400℃高壓蒸汽中的應力腐蝕開裂試驗