【研究目的】

材料在高温下承受机械载荷和热载荷引发的变形失效对于结构部件的安全服役至关重要。传统的高温力学试验引伸计只能测量线性位移，对于各向异性材料，如材料蠕变行为、焊接区域变形等，需重点分析局部应力集中变形开裂等材料性能因素。本研究基于激光散斑数字图像相关方法（Digital Image Correlation, DIC），如图1，研发改进视觉非接触变形测量方法和装置，如图3，实现对材料高温力学性能测试过程中的全场变形测量，测试的材料温度可达2700摄氏度，最小变形分辨能力可达微米级。

【技术创新】

本项成果创新开发了基于激光散斑的DIC非接触变形测试方法，具有测量超高温材料变形的独特优势，使用陶瓷材料高温变形验证可达2700摄氏度。同时能够实现材料的全场变形表征，适用于测量各类尺寸形式和属性的测试对象，本成果的具体技术创新如下：

1.可实现非接触测量超高温样品的全场变形数据

本成果基于激光散斑DIC技术，能够实现非接触式测量超高温样品的全场变形数据。这一技术突破了传统接触式方法以及基于人工散斑DIC等非接触式测量方法在超温度下的限制，为研究超高温材料的变形行为提供了全新的视角。通过激光散斑DIC技术，能够准确捕捉材料在高温环境下的微小变形，为材料性能研究和工程应用提供了可靠的数据支持。

2.自主研发的降噪和散斑评价等软件算法

本成果配备了自主研发的底层软硬件系统，以确保能够实现系统的稳定运行和测量结果的准确性。在算法层面，包含了散斑评价指标、退相关初值优化、高温噪声抑制等算法，涵盖了数据采集、处理和分析等多个方面，为测试过程提供了全面的技术支持。通过算法的优化和改进，能够更精确地测量材料的变形情况，为材料研究和工程设计提供了更可靠的参考依据。在硬件层面，设计了利用主动激光散斑和多重滤波相结合的超高温测量装置。

本成果在国家材料服役安全科学中心实测现场

【知识产权】

（1）发表研究论文8篇；申请国家发明专利15项，授权发明专利9项，软著1项；

（2）获教育部科技进步二等奖1项。

【应用领域】

航空航天、军工、机械装备等行业均得到应用，实现高温材料性能的高精度评价考核等。

【应用情况】

（1）2016.9，航天三院306所，开展高温非接触变形测量方法评价对比技术合作；

（2）2018.3，航天一院703所，开展超高温碳化硅陶瓷材料原位检测技术合作。