高温拉伸试验是在特定的高温环境下，对材料试样施加拉伸力，直至试样断裂，以测定材料在高温条件下的强度、塑性、弹性模量等力学性能指标的试验方法。

与常温拉伸试验相比，高温拉伸试验的主要特点在于试验环境温度较高。在高温作用下，材料的原子热运动加剧，其内部组织结构会发生变化，从而导致力学性能的改变。例如，材料的屈服强度、抗拉强度可能会降低，延伸率和断面收缩率可能会增大，同时还可能出现蠕变、疲劳等特殊的力学现象。

通过高温拉伸试验，我们可以获得材料在高温下的应力-应变曲线，从而深入了解材料的力学性能随温度的变化规律。这对于评估材料在高温工作环境下的可靠性和稳定性，以及为材料的设计、选材和工艺优化提供科学依据具有重要意义。

一、如何进行高温拉伸试验

（）试验设备

进行高温拉伸试验需要一系列专门的设备，主要包括加热装置、拉伸试验机、温度测量与控制系统以及夹具等。

1、加热装置

加热装置是实现高温环境的关键部件。常见的加热装置有电阻炉、感应加热炉和辐射加热炉等。电阻炉通过电阻丝发热，成本较低，但加热速度较慢，温度均匀性相对较差;感应加热炉利用电磁感应原理快速加热，温度控制精度高，但设备成本较高;辐射加热炉以辐射方式传热，适用于较高温度的试验。

2、拉伸试验机

拉伸试验机用于对试样施加拉伸载荷，并测量加载过程中的力和位移。常见的拉伸试验机有电子万能试验机和液压万能试验机。电子万能试验机具有较高的控制精度和测量精度，适用于小载荷和高精度的试验;液压万能试验机则能够提供较大的载荷，适用于大尺寸试样和高载荷的试验。

3、温度测量与控制系统

准确测量和控制试验温度是保证高温拉伸试验结果准确性的重要环节。温度测量通常采用热电偶，如 K 型、S 型热电偶等。温度控制系统根据热电偶反馈的温度信号，调节加热装置的功率，以实现试验温度的稳定控制。

4、夹具

夹具用于夹持试样，确保在拉伸过程中试样不打滑或脱落。高温夹具需要具备良好的耐热性能和足够的夹持力，常用的材料有高温合金、陶瓷等。

（二）试验步骤

1、试样制备

首先，根据相关标准或试验要求，从原材料上截取合适尺寸和形状的试样。试样的尺寸和形状应根据材料的种类、试验目的和试验机的规格来确定。然后，对试样进行加工和表面处理，以保证试样的几何尺寸精度和表面质量。

2、安装试样

将制备好的试样放入加热装置中，并使用高温夹具将其固定在拉伸试验机的上下夹头之间。确保试样的轴线与拉伸方向一致，且试样在夹具中的夹持位置正确、牢固。

3、设定试验参数

在进行试验前，需要设定一系列试验参数，包括试验温度、拉伸速度、保温时间等。试验温度应根据材料的使用环境和试验目的来确定;拉伸速度通常根据材料的特性和试验标准选择，一般在 0.5 - 5 mm/min 之间;保温时间则根据试样的尺寸和材料的热传导性能来确定，以保证试样在试验温度下达到热平衡。

4、升温与保温

启动加热装置，将试样加热至设定温度。在升温过程中，应密切关注温度的变化，确保温度均匀上升。当试样达到设定温度后，保持一段时间，使试样内部温度均匀分布，达到热平衡状态。

5、开始试验

当试样达到热平衡后，启动拉伸试验机，按照设定的拉伸速度对试样施加拉伸载荷。在试验过程中，实时记录载荷、位移和温度等数据。

6、观察与记录

在试验过程中，应密切观察试样的变形情况、表面现象(如氧化、裂纹等)，并及时记录下来。同时，注意倾听试样在拉伸过程中是否有异常声音，以判断试样是否出现异常情况。

7、试样断裂与数据处理

当试样断裂后，立即停止拉伸试验机，保存试验数据。然后，对试验数据进行处理，计算材料在高温下的屈服强度、抗拉强度、延伸率等力学性能指标。

8、试验结束与清理

试验结束后，关闭加热装置和拉伸试验机，待试样冷却后取出。清理试验设备和夹具，为下一次试验做好准备。

二、哪些材料需要做高温拉伸试验

许多材料在实际应用中会面临高温工作环境，因此需要进行高温拉伸试验来评估其性能。以下是一些常见的需要进行高温拉伸试验的材料：

1.航空航天材料

在航空航天领域，发动机部件如涡轮叶片、燃烧室等需要在高温、高压和高应力的环境下工作。高温合金(如镍基高温合金、钴基高温合金)、钛合金等材料常用于制造这些部件。通过高温拉伸试验，可以了解这些材料在高温下的强度、塑性和疲劳性能，为发动机的设计和选材提供依据。

2.能源领域材料

在能源行业，如火力发电、核能发电等，许多设备和部件需要在高温环境下运行。例如，火力发电厂的锅炉管道、汽轮机叶片等通常采用耐热钢制造;核反应堆中的结构材料(如锆合金)需要在高温、辐照等苛刻条件下保持良好的性能。对这些材料进行高温拉伸试验，可以评估其在高温下的承载能力和可靠性。

3.汽车工业材料

随着汽车发动机性能的不断提高，发动机内部的工作温度也逐渐升高。活塞、气门等部件所用的材料(如铝合金、铸铁等)需要具备良好的高温性能。高温拉伸试验可以帮助汽车制造商选择合适的材料，并优化发动机的设计。

4.化工行业材料

化工生产过程中常常涉及高温、高压和腐蚀性介质。不锈钢、高温陶瓷等材料在化工设备(如管道、反应器等)中广泛应用。通过高温拉伸试验，可以了解这些材料在恶劣环境下的力学性能，确保化工设备的安全运行。

5.新兴材料

随着科技的不断发展，一些新兴材料如陶瓷基复合材料、金属间化合物等在高温领域具有潜在的应用前景。对这些新材料进行高温拉伸试验，有助于研究其在高温下的力学行为和性能特点，为其推广应用提供数据支持。