高温结构材料用在航空航天飞行器的刹车盘、喉衬等重要部位,对推动航空航天的发展具有重要作用。高温结构材料性能测试与表征的关键环节在于高温力学试验装置的开发与研究。国内现有的材料性能测试装置多数采用高温电炉加热的方式营造高温环境,这种加热方式加热速率慢(≤80℃/min)、加热效率低(50%~55%)。因此,本文利用感应加热法研制了一台高温力学试验装置,具有加热速度快、效率高等优点的,可以对高温结构材料在高温真空工作条件下进行力学性能测试。围绕高温力学试验装置的研制,本文主要研究内容如下:(1)设计感应加热高温力学试验装置,具有试样升温速率快(800℃/min)、适用温区大(室温~1500℃)、加热效率高(80%)等特点,可准确模拟航空航天飞行器高温热冲击的极端工作环境条件。根据试验任务,按照模块化设计理念,进行高温力学试验装置的方案设计,装置主体结构由机械模块、加热与冷却模块、测量模块、真空模块组成。基于各模块实现的功能,进行结构细化与硬件器件选型,设计的试验装置可进行力载荷施加范围是0~1000N,测量温度范围是室温~2000℃,测量位移范围是0~2mm。利用有限元进行模型结构的分析,确定并优化主要测量组件的安装位置。(2)完成高温力学试验装置的软硬件集成,进行关键硬件标定与真空系统检测。在核心硬件检测中,利用砝码检测标定力传感器的参数,利用微动测量台架检测标定位移传感器的参数,确保其准确性与精度到达试验要求,并确定传感器数据传送到采集卡的转换系数分别为0.09637、0.00039246。调试真空系统,对调试过程中出现的问题进行调整改进,最终真空模块的测试结果表明试验装置真空度可达-0.1MPa,满足真空模块0.5Pa的试验环境需求。(3)通过高温力学试验装置进行石墨性能测试试验,验证试验装置性能。试验结果表明三次石墨试样均可升温到1200℃并保持稳定;在220~900A循环电流下试样在11个循环中最高温度下降;在310N预载220~900A循环电流下试样在第4个循环最高温度降低,表明预载加速了试样的失效;在25℃、500℃、750℃、1000℃、1200℃、1500℃时其弹性模量分别为7.31GPa、8.76GPa、9.83GPa、10.77GPa、11.2GPa、11.71GPa,说明随着温度的升高,石墨试样弹性模量逐渐增大。试验结果验证了高温力学试验装置达到预期的设计指标。