HMAS-UHT1700CM全温场1600℃动态表征超高温压痕仪

HMAS-UHT1700CM（同系列 IMAS-UHT1700CM）是上海研润光机科技有限公司自主研制的全温场超高温原位压痕仪。它在 400℃–1600℃ 全温区实现连续加载、实时测量与高清原位观察真正同步，炉腔极限温度 1700℃，是目前商业化测试温度最高的压痕测试平台之一。一次装样，即可获得力值、位移、温度、形貌四类同步数据。

核心部件、整机系统、算法软件、精密工艺、AI 赋能五大维度全链条自主可控；融合精密机械、光学、电子、计算机、材料学、力学、热工等多学科，已取得高温硬度压痕仪发明专利与实用新型专利等多项知识产权，并持续 10 年迭代改进，服务材料科学、装备制造、钢铁冶金、国防军工与航空航天领域。

高温材料研发的关键瓶颈

航空发动机热障涂层（>1200℃）、环境障涂层（>1400℃）、高超声速飞行器耐温涂层（>1000℃）等高端装备，迫切需要极端温度下的硬度、模量、断裂韧性、残余应力数据。缺少这些数据，涂层与材料的失效机理就难以明晰。而常规设备普遍存在七个瓶颈：

• 炉腔温度低——实际测试温度多 ≤1200℃，无法匹配科研需求
• 样品加热不均——激光/红外局部加热重复性差，辐射加热不在核心温区
• 加载方式失真——砝码加载未考虑变形，电子加载未能消除变形
• 受热变形误差——压针与支撑台的热变形未能有效测控与校准
• 压针与支撑台非全尺寸——金刚石、立方氮化硼耐温能力有限
• 观测精度低——多采用 10 倍以下物镜，光学分辨率低，图像测量误差大
• 功能单一——只能测温高温硬度，无法原位完成其他力学性能测量

HMAS-UHT1700CM 的思路不是单点改良，而是把「热环境—加载—观测—操控—冷却」重建为一套一体化测试平台。

五大模块：从热环境到智能控制

模块一 · 全温场超高温测试环境

创造均一、稳定、可控的极端热环境，为可重复的数据提供温度基准。

• 宽温域——炉腔常温–1700℃，使用温度 400℃–1600℃
• 高精度——温控精度 ≤±0.3℃，温度场梯度误差 ≤±5℃，升温速率 1–40℃/min
• 大空间——炉腔温场 100×80×80mm，可容纳 ≤φ30×30mm 试样，为复杂样品与快速换样留出余量
• 持久稳定——4 支 U 型二硅化钼加热元件配 B 型热电偶，支持长时间保温、加载与观察不间断工作

模块二 · 超高温高清原位观测

把高温下的「黑箱实验」变成可视化过程，为理解失效机理提供直接证据。

• 耐高温——物镜工作温度 ≤1600℃，经气冷/水冷隔离热辐射，成像清晰稳定
• 高清放大——10× 长工作距离物镜（选配 20×），系统放大 1000×/2000×，物镜分辨率 1.44μm（选配 1.19μm）
• 实时动态观测——在 400–1600℃ 全过程实时记录压痕形成、裂纹扩展、相变与气孔变化
• 长时间连续——单次持续工作 ≤50 小时

模块三 · 大量程动态加载与补偿

精准施力，模拟复杂服役载荷，并把受热变形从数据中补偿掉。

• 宽范围高精度——力值 0.1–30kg（选配 1–150kg），标配 61 档固定力值并支持自定义；≤1kg 时精度 ±2%，>1kg 时 ±0.5%
• 三种加载模式——定力值 / 定位移 / 定速度，全程不间断采集力–位移–时间数据
• 位移分辨——500nm，选配 20–500nm 激光位移
• 超长保荷——≤72 小时原位保荷，满足高温蠕变测试需求
• 压针预热——独立预热模组 ≤50 小时、≤1600℃，避免冷针接触高温样品造成热冲击
• 可修复压针——1700℃ 全尺寸压针（110mm×φ8，选配 φ6.35），可修复 ≤20 次，显著降低耗材成本

模块四 · 智能多轴联动与快速换样

智能操控，把通量与数据一致性同时提上来。

• 精密多轴联动——5 轴伺服联动（选配 6–8 轴，至多 9 轴），运动精度 ≤±1μm、分辨率 ≤0.1μm，自动寻找测试点，支持划痕等复杂路径
• 快速换样——同温场样品更换 ≤50 秒，支持同温场多点连续测试与不同样品快速切换
• 自动化流程——定位、对焦、测试、移动、存盘全流程自动完成

模块五 · 综合热管理与系统控制

保障设备在极端条件下长时间稳定运行，并拓宽可测材料范围。

• 循环水冷——13L/min，对炉壁与核心部件精密控温
• 气冷 / 风冷——惰性气体 0.8MPa，冷却时间 ≤5 秒，冷却温度 ≤55℃，为光学镜头制造局部低温观察窗口
• 气氛可控——可选配手套箱，水氧 ≤1ppm，提供惰性气体或真空环境，适配合金、陶瓷基复合材料等易氧化材料
• 智能控制——壁挂式计算机集成控制全部模块，实时监控温度、力、位移、图像并绘制同步曲线

四类评价能力：从数据到决策

• 材料性能评价——维氏硬度（可选配洛氏、布氏）、断裂韧性，选配弹性模量（A 类/B 类）、划痕、蠕变、金相
• 功能指标评价——实时力值、实时位移、同温场温度、表面形貌（压痕/裂纹/划痕）与形貌特征（菱形/球形/圆锥/锥形/圆柱）
• 操控指标评价——定位移/定力值/定速度加载、多轴高精度同步运动控制、同温场高通量测试、同温场快速换样、同温场原位测试、温度梯度（温升温降）原位测试
• 过程指标评价——定时间压针预热/加载/保荷/卸载、长时间原位观测、大样品同温场连续测试、力–位移–时间实时数据

典型应用案例

案例一 · 1600℃ 超高温陶瓷性能评测

测试条件为 1600℃、压针预热 15 分钟、10kg 载荷。原位观察实时捕捉压痕形成及可能出现的裂纹；单次测试获取 254 组力–位移数据点并拟合出完整曲线，直接得到该温度下的硬度与弹性模量。数据可直接用于材料设计与工艺优化。

案例二 · 1000℃ 高性能合金力学行为分析

同步记录力–位移–时间–温度曲线，通过载荷–深度曲线反演真应力–应变关系，实时表征硬度、弹性模量、断裂韧性、残余应力、残余压痕与孔隙率，为单晶高温合金等材料的本构关系与塑性模型建立提供实验支撑。

与常规高温硬度计的差异

安装条件

• 外形尺寸——2400×1500×2350mm，安置空间需大于 3800×2000×2800mm
• 整机重量——1800kg（要求环境无振动）
• 气源——99.999% 高纯氩气等惰性气体
• 电源——220V，功率 >6.5kW；工作腔室配 1050W 工业空调控温（15–36℃）

全温场系列另有 600℃ / 800℃ / 1200℃ / 1400℃ 机型（如 HMAS-HT1200、IMAS-HT1300CM），并可按研究课题做结构与功能定制改造；交付后持续跟进科研效果，为需方的二次升级提供支持。