高温合金拉伸试验用什么材质夹具？不会软化吗？

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发布时间：

2023-09-28 00:00

高温合金高温拉伸试验中，夹具与试样同处于高温环境，夹具材质选择直接影响测试安全和结果可靠性。本文讲清高温夹具的常用材质、夹具会不会软化、夹具类型和测试要点。

54、高温合金拉伸试验用什么材质夹具？不会软化吗？

01 高温合金高温拉伸概述

高温合金（镍基GH4169、钴基GH5188、铁基GH2132等）在600—1200℃仍保持高强度，用于航空发动机、燃气轮机等。高温拉伸试验在高温炉中进行，试样和夹具同处高温，夹具材质必须在试验温度下保持足够强度和抗氧化性，不能软化变形。

电子万能试验机27

02 高温夹具常用材质

1. 镍基高温合金夹具（最常用）：如Inconel 601/617、Haynes 230、GH3044等。Inconel 601/617适用于1000—1200℃，Haynes 230适用于1100—1200℃，GH3044/GH3128适用于900—1100℃。注意GH4169使用温度仅约650—700℃，不适合更高温度夹具。

2. 耐热钢夹具：如310S、314不锈钢、HK40等，适用于800—1000℃以下，成本较低，但高温强度和抗氧化性不如镍基合金。

3. 陶瓷夹具：如氧化铝、氮化硅、碳化硅陶瓷，耐高温（可达1500℃以上），但脆性大易断裂，通常用于特殊高温试验或作为垫块、绝缘件。

4. 钨/钼基合金夹具：如钨合金、钼合金（TZM），耐高温（可达1500—2000℃），但抗氧化性差，需惰性气体或真空保护，成本高，通常用于>1200℃的极高温试验。

03 夹具会不会软化

会，如果夹具使用温度低于试验温度就会软化变形。关键是选用使用温度高于试验温度的材质并留100—200℃安全裕度，例如1000℃试验不能用GH4169（仅650—700℃），应用Inconel 601/617或Haynes 230。夹具长期高温使用会蠕变、氧化，需定期检查更换，设计上避免应力集中、保证足够截面积。

04 高温夹具类型

楔形夹具（最常用）：楔形块斜面产生夹持力，随拉伸力增大而增大，结构简单可靠。

螺纹夹具：试样两端螺纹拧入夹具，夹持可靠，适合圆形试样，但加工复杂。

销钉夹具：试样两端打孔用销钉连接，适合扁平试样。

液压夹具：夹持力均匀可控，但高温密封困难，用于室温或中温。高温常用楔形和螺纹夹具。

金属，液压夹具

05 测试要点

夹具使用温度须高于试验温度并留裕度；考虑热膨胀对中和夹持影响；表面清洁无氧化皮；定期检查变形、裂纹、氧化和磨损，及时更换；保证试样对中；高温炉控温±2℃或更好，保温时间按GB/T 4338/ASTM E21不少于10—20min。

06 试验设备需要满足的要求

以广州鲲鹏仪器有限公司生产的BOYI 2025电子万能试验机为例，设备可配套高温炉（室温—1200℃或更高）和不同材质高温夹具，根据试验温度选择。试验力示值误差≤±0.3%，位移分辨率0.01µm，采集频率1kHz（2025型）至5kHz（2025A型）；速度精度±0.1%，0.001—1000mm/min无级设定，可精确控制高温拉伸速度。Smartest软件自动计算高温拉伸强度、屈服强度、Rp0.2、弹性模量、断裂伸长率。

电子万能试验机40

结语

高温合金高温拉伸夹具最常用镍基高温合金（Inconel 601/617、Haynes 230、GH3044/GH3128等），较低温可用耐热钢，特殊高温可用陶瓷或钨/钼合金。夹具会软化，关键是选用使用温度高于试验温度的材质并留100—200℃裕度，定期检查更换。高温常用楔形或螺纹夹具。配套高温炉、多种材质高温夹具、精度高、软件自动算高温指标的电子万能试验机，有助于提高试验安全性和可靠性。