电子枪热子组件的力学性能测试方法技术

本发明专利技术涉及一种电子枪热子组件的力学性能测试方法，包括如下步骤：(1)取至少两件待测热子组件；(2)在各待测热子组件中的热子上标记出原始标距段，测定原始标距L0和S0；(3)测试实际真空环境下不同温度值所述待测热子组件的屈服强度σ0.2和抗拉强度σb；(4)采用线性拟合建立所述待测热子组件的屈服强度σ0.2或抗拉强度σb随温度变化的线性关系式；(5)依据所述线性关系式，计算得出实际工作温度值下的所述待测热子组件的屈服强度σ0.2或抗拉强度σb，即可。该测试方法能够准确测量热子或热子与铂金片和/或阴极头的组合在真空、高温的工作环境下的力学拉伸性能参数，解决了工程需求的测试难题。

【技术实现步骤摘要】
电子枪热子组件的力学性能测试方法
本专利技术涉及电子枪性能测试领域，特别是涉及一种电子枪热子组件的力学性能测试方法。
技术介绍
电子枪是现代雷达、电子对抗、中继通信、卫星通信、电视直播卫星、导航、遥感、遥控、遥测等电子设备中重要的功能器件。作为电子枪的核心组件，热子组件主要由热子(钨铼丝)、铂金片以及阴极头三部分组成。电子枪正常工作时里面热子组件的温度非常高，阴极的温度达到1000℃左右，热子工作温度达1200℃多度，在其使用的过程中，通常还伴随着振动、冲击等外部环境应力，在这些因素的综合作用下，热子及热子组件均有可能发生断裂，断裂有时出现在热子组件的热子上，有时出现在热子组件中的热子与铂金片连接的焊点处。据统计，热丝及热子组件断裂占到电子枪失效的16％以上，是其主要的损伤模式之一，因此，为了研究电子枪的可靠性，对其热子和热子组件进行热力耦合断裂特性分析是十分必要的，而国内外对此问题的研究尚处于初步阶段，仅从实际应用中发现此问题，还没有这方面的技术参考和相关报道，对其系统的研究也还没有展开。基于此，寻求一种新的试验测试技术手段来研究电子枪热子组件的高温力学特性，具有十分积极的意义，同时也是解决工程上电子枪可靠性设计的关键。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种电子枪热子组件的力学性能测试方法。一种电子枪热子组件的力学性能测试方法，包括如下步骤：(1)取至少两件待测热子组件，所述待测热子组件为热子或热子与铂金片和/或阴极头的组合；(2)在各待测热子组件中的热子上标记出原始标距段，测定该原始标距段的长度作为原始标距L0，并在所述原始标距段内测量所述热子的直径，计算得出原始横截面面积S0；(3)依据各待测热子组件的原始标距L0和原始横截面面积S0，对各待测热子组件进行拉伸试验：在所述待测热子组件实际工作中的真空条件下，将各待测热子组件分别置于不同温度值条件下拉伸至断裂，测得在不同温度值下所述待测热子组件的屈服强度σ0.2和抗拉强度σb；(4)采用线性拟合建立所述待测热子组件的屈服强度σ0.2或抗拉强度σb随温度变化的线性关系式；(5)依据所述线性关系式，计算得出实际工作温度值下的所述待测热子组件的屈服强度σ0.2或抗拉强度σb，即可，或，(6)重复步骤(1)-(5)，取实际工作温度值下的所述待测热子组件的屈服强度σ0.2或抗拉强度σb的平均值，即可。在其中一个实施例中，所述待测热子组件的数量为两件，步骤(3)所述拉伸试验为：取一件待测热子组件，在所述待测热子组件实际工作中的真空条件，温度25℃条件下拉伸至断裂；另一待测热子组件，在所述待测热子组件实际工作中的真空条件下，升温至800℃后再拉伸至断裂，分别测得25℃和800℃下所述待测热子组件的屈服强度σ0.2和抗拉强度σb。在其中一个实施例中，所述升温至800℃的方法为：控制加热速率为29-31℃/min，温度偏差为±2℃，升至800℃后保温3-10分钟。在其中一个实施例中，步骤(3)所述拉伸至断裂的过程中，拉伸控制加载方式为采用位移控制的静拉伸，位移速率为0.01mm/sec，相应的应变速率为6.7×10-4。在其中一个实施例中，所述待测热子组件为热子，步骤(3)中采用高温拉伸疲劳试验机(日本岛津公司生产的SEM-SERVO)对各待测热子组件进行拉伸试验，所述高温拉伸疲劳试验机具有用于所述拉伸试验中固定所述待测热子组件的夹具，所述夹具包括镜像对称的第一夹具和第二夹具，所述第一夹具和所述第二夹具均包括相互连接的夹座和夹头，所述夹头设有至少一个定位孔，所述夹座与所述夹头连接的一端设有夹持部，所述夹持部为弧面结构，所述弧面结构的截面尺寸由所述夹座至所述夹头呈逐渐递减的趋势。在其中一个实施例中，所述弧面结构的圆弧角的范围为20-40度，圆弧半径的范围为8-11mm。在其中一个实施例中，所述待测热子组件为热子与铂金片和阴极头的组合，步骤(3)中采用高温拉伸疲劳试验机对各待测热子组件进行拉伸试验，所述高温拉伸疲劳试验机具有用于所述拉伸试验中固定所述待测热子组件的夹具，所述夹具包括相对设置的第一夹具组件和第二夹具组件，所述第一夹具组件包括互相连接的第一上夹块和第一下夹块，所述第一下夹块包括互相连接的第一夹座和第一夹头，所述第一夹座与所述第一夹头的连接处设有第一圆弧夹持段，所述第一圆弧夹持段的截面尺寸由所述第一夹座至所述第一夹头呈递减的趋势，所述第一上夹块和第一下夹块之间形成夹紧部，所述第二夹具组件包括互相连接的第二上夹块和第二下夹块，所述第二下夹块包括互相连接的第二夹座和第二夹头，所述第二夹座与所述第二夹头的连接处设有第二圆弧夹持段，所述第二圆弧夹持段的截面尺寸由所述第二夹座至所述第二夹块呈递减的趋势，所述第二夹头设有第一容纳槽，所述第二上夹块与所述第一容纳槽相对的侧面上设有第二容纳槽，所述第一容纳槽和所述第二容纳槽配合形成夹紧腔室。在其中一个实施例中，所述高温拉伸疲劳试验机中传感器的载荷量程为0.5-2kN，载荷精度为示值的0.1-1％，位移量程20-30mm，位移精度为0.5-2μm。在其中一个实施例中，还可以通过所述高温拉伸疲劳试验机的扫描电镜进行所述待测热子组件的断口观察分析，所述扫描电镜的型号为SSX-550，观察时所述扫描电镜的加速电压为14-16kV，工作距离19-21mm。在其中一个实施例中，步骤(2)所述热子的直径的测量方法为：将所述热子置于SEM电镜(扫描电镜)下，放大后利用PS软件分别在所述原始标记段内的两端及中部位置进行直径测量，取最小值作为所述热子的直径。本专利技术的原理的及优点如下：电子枪内部为真空环境，工作状态下的热子组件的温度可达上千度，而对于电子枪热子组件的断裂特性分析关键性的研究是要摸清热子组件在其工作环境下的基本力学拉伸性能参数。热子组件的断裂大部分发生于热子之上，其它可能发生于热子与铂金片或阴极头的焊点连接处，热子是尺寸量级非常微小(直径为几十微米级)的钨铼特种合金丝，而金属材料在拉伸过程中通常经过以下四个阶段：(1)弹性阶段：在此阶段试样的变形是弹性的，在弹性范围内服从虎克定律；(2)屈服阶段：在超过弹性阶段后出现明显的屈服过程，即应力增加很少，变形快速增加，强度设计中常以屈服极限σ0.2作为确定许可应力的基础；(3)强化阶段：屈服阶段结束后材料恢复了对继续变形的抵抗能力，材料若要继续变形必须施加足够的载荷，抗拉强度σb是材料均匀塑性变形的最大抵抗能力，也是材料进入颈缩阶段的标志；(4)颈缩阶段：应力到达强度极限后，开始在试样最薄弱处出现局部变形，从而导致试样局部截面急剧颈缩，承载面积迅速减少，试样承受的载荷很快下降，直至断裂，断裂时，试样的弹性变形消失，塑性变形则遗留在断裂的试样上。基于此，本专利技术所述电子枪热子组件的力学性能测试方法，以各待测热子组件中热子的原始标距L0和原始横截面面积S0作为参照，在热子组件实际工作中的真空环境，测得在不同温度值下所述待测热子组件的屈服强度σ0.2和抗拉强度σb，再采用线性拟合建立待测热子组件的屈服强度σ0.2或抗拉强度σb随温度变化的线性关系式，从而计算得出实际工作温度值下的所述待测热子组件的屈服强度σ0.2或抗拉强度σb，由此获得热子组件的基本力学拉伸性能，为其断裂特性分析提供依据。与现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子枪热子组件的力学性能测试方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)取至少两件待测热子组件，所述待测热子组件为热子或热子与铂金片和/或阴极头的组合；(2)在各待测热子组件中的热子上标记出原始标距段，测定该原始标距段的长度作为原始标距L0，并在所述原始标距段内测量所述热子的直径，计算得出原始横截面面积S0；(3)依据各待测热子组件的原始标距L0和原始横截面面积S0，对各待测热子组件进行拉伸试验：在所述待测热子组件实际工作中的真空条件下，将各待测热子组件分别置于不同温度值环境下拉伸至断裂，测得在不同温度值下所述待测热子组件的屈服强度σ0.2和抗拉强度σb；(4)采用线性拟合建立所述待测热子组件的屈服强度σ0.2或抗拉强度σb随温度变化的线性关系式；(5)依据所述线性关系式，计算得出实际工作温度值下的所述待测热子组件的屈服强度σ0.2或抗拉强度σb，即可，或，(6)重复步骤(1)‑(5)，取实际工作温度值下的所述待测热子组件的屈服强度σ0.2或抗拉强度σb的平均值，即可。

【技术特征摘要】
1.一种电子枪热子组件的力学性能测试方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)取两件待测热子组件，所述待测热子组件为热子或热子与铂金片和/或阴极头的组合；(2)在各待测热子组件中的热子上标记出原始标距段，测定该原始标距段的长度作为原始标距L0，并在所述原始标距段内测量所述热子的直径，计算得出原始横截面面积S0；(3)取一件待测热子组件，在所述待测热子组件实际工作中的真空条件，温度25℃条件下拉伸至断裂；另一待测热子组件，在所述待测热子组件实际工作中的真空条件下，升温至800℃后再拉伸至断裂，分别测得25℃和800℃下所述待测热子组件的屈服强度σ0.2和抗拉强度σb；(4)采用线性拟合建立所述待测热子组件的屈服强度σ0.2或抗拉强度σb随温度变化的线性关系式；(5)依据所述线性关系式，计算得出实际工作温度值下的所述待测热子组件的屈服强度σ0.2或抗拉强度σb，即可，或，(6)重复步骤(1)-(5)，取实际工作温度值下的所述待测热子组件的屈服强度σ0.2或抗拉强度σb的平均值，即可。2.根据权利要求1所述的电子枪热子组件的力学性能测试方法，其特征在于，所述升温至800℃的方法为：控制加热速率为29-31℃/min，温度偏差为±2℃，升至800℃后保温4-6分钟。3.根据权利要求1所述的电子枪热子组件的力学性能测试方法，其特征在于，步骤(3)所述拉伸至断裂的过程中，拉伸控制加载方式为采用位移控制的静拉伸，位移速率为0.01mm/sec，相应的应变速率为6.7×10-4。4.根据权利要求1-3任一项所述的电子枪热子组件的力学性能测试方法，其特征在于，所述待测热子组件为热子，步骤(3)中采用高温拉伸疲劳试验机对各待测热子组件进行拉伸试验，所述高温拉伸疲劳试验机具有用于所述拉伸试验中固定所述待测热子组件的夹具，所述夹具包括镜像对称的第一夹具和第二夹具，所述第一夹具和所述第二夹具均包括相互连接的夹座和夹头，所述夹头设有至少一个定位孔，所述夹座与所述夹头连接的一端设有夹持部，所述夹持部为弧面结构，所述弧面结构的截面尺寸由所述夹座至所述夹头呈逐渐递减的趋势。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏伟，宋芳芳，朱军华，恩云飞，刘人怀，
申请(专利权)人：工业和信息化部电子第五研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44