高温是许多工业装备与材料最常见的极端服役环境之一。在航空发动机、汽车发动机舱、锅炉、压力容器、电子器件、光伏组件、风电设备、核电系统、石油化工管道等领域，材料长期暴露在高温下，会发生热老化、氧化、蠕变、热应力开裂、性能衰减甚至熔融失效。高温试验（High-Temperature Testing）正是通过实验室模拟或加速高温环境，对金属、非金属、复合材料、塑料、橡胶、涂料、密封件、电子元器件等进行耐热性能、老化行为、力学稳定性、热物理性能的系统评价，已成为材料选型、配方优化、工艺验证、生产质量控制、寿命预测、质量验收和失效分析中最核心的检测环节。无论是发动机高温合金的蠕变寿命、汽车塑料件的热变形温度，还是密封胶的高温老化性能，专业的高温试验数据都是材料在高温工况下可靠性的最终判据。
高温试验概述
高温试验是指在规定温度（通常高于室温50℃以上，甚至达1000℃+）下，对材料或制品进行恒温暴露、热循环、力学加载或环境耦合的测试，以评估其耐热性、热稳定性、老化规律及高温力学性能。主要试验类型包括：
- 高温老化试验：热空气老化、热氧老化、恒温暴露
- 高温力学性能：高温拉伸、高温压缩、高温蠕变、高温疲劳
- 热物理性能：热变形温度（HDT）、维卡软化点、熔点、玻璃化转变温度（Tg）、热膨胀系数（CTE）
- 热循环与热冲击：高温-低温循环、快速热冲击
- 耦合环境试验：高温+湿度、高温+盐雾、高温+腐蚀介质
常见高温试验项目及原理
热空气老化试验
原理：在恒温烘箱中暴露样品，模拟长期高温氧化老化，测定力学性能保留率、质量损失、黄变指数、龟裂情况。
高温拉伸/压缩试验
在高温炉内或高温夹具上进行拉伸/压缩，测定高温屈服强度、抗拉强度、模量、伸长率。
高温蠕变与持久强度试验
恒温恒载下测量材料随时间发生的缓慢塑性变形（蠕变曲线），评估高温长期承载能力。
热变形温度（HDT）与维卡软化点
在规定载荷下加热样品，测定弯曲变形0.25mm或压入0.1mm时的温度，评估塑料/橡胶耐热变形能力。
热循环与热冲击试验
高温-低温快速切换，评估热应力引起的开裂、脱层、分层、界面失效。
应用领域
- 航空航天：高温合金、陶瓷基复合材料、热障涂层的蠕变、热疲劳、耐氧化
- 汽车工业：发动机舱塑料件、橡胶密封件、线束护套的高温老化、热变形、耐油
- 电子电器：电路板、绝缘材料、连接器的高温耐压、耐热老化、Tg测试
- 光伏组件：EVA/POE封装膜、背板的高温湿热老化、PID测试
- 压力容器/锅炉：高温合金、耐热钢的蠕变、持久强度、氧化试验
- 失效分析：高温变形、老化开裂、蠕变断裂、热疲劳失效的根因判定
相关检测标准
主流国内外标准：
- GB/T 3512《硫化橡胶或热塑性橡胶 热空气加速老化和耐热试验》
- GB/T 1634《塑料 负载变形温度的测定》
- GB/T 1633《热塑性塑料维卡软化点（VST）的测定》
- GB/T 20310《金属材料 高温拉伸试验方法》
- GB/T 2039《金属材料 单轴拉伸蠕变试验方法》
- ISO 188《Rubber, vulcanized or thermoplastic — Accelerated ageing and heat resistance tests》
- ISO 75《Plastics — Determination of temperature of deflection under load》
- ISO 527《Plastics — Determination of tensile properties》（高温拉伸）
- ASTM D573《Standard Test Method for Rubber—Deterioration in an Air Oven》
- ASTM D648《Standard Test Method for Deflection Temperature of Plastics Under Flexural Load》
- ASTM E139《Standard Test Methods for Conducting Creep, Creep-Rupture, and Stress-Rupture Tests of Metallic Materials》
- IEC 60216《Electrical insulating materials — Thermal endurance properties》
典型高温试验流程（以热空气老化为例）
步骤：
- 样品准备：切割标准试样（哑铃形、矩形、圆柱），测量初始尺寸与性能
- 老化设备校准：烘箱温度均匀性±1–2℃，通风量符合标准
- 暴露试验：设定温度（70℃、100℃、150℃等）和时间（24h、72h、168h、500h、1000h）
- 中期/终点取样：冷却至室温后测试拉伸强度、断裂伸长率、硬度、质量损失、黄变指数
- 数据处理：计算性能保留率（%）、老化系数，绘制老化曲线
- 报告：附老化前后照片、性能对比表、老化条件、符合性判定
常见问题与注意事项
- 温度均匀性差：烘箱风道堵塞或样品堆放过密，导致局部过热/欠热
- 样品挥发物污染：不同材料混放烘箱，交叉污染影响老化结果
- 高温力学试验夹持滑移：高温下材料软化，需专用高温夹具
- 蠕变试验长期性：需连续运行数千小时，确保设备稳定性与温度控制
- 老化加速相关性：实验室高温加速与实际长期服役相关性需经验修正
- 标准选择：橡胶用GB/T 3512、塑料用GB/T 1634、金属高温用GB/T 2039、电子绝缘用IEC 60216
- 安全防护：高温炉操作需防护手套、面罩，避免烫伤与挥发物吸入
总结
高温试验是材料在极端热环境下的“加速寿命体检”，它将耐热性、热稳定性、老化规律、高温力学性能等关键指标量化验证。通过规范样品准备、严格执行GB/T 3512、GB/T 1634、ASTM D573、ISO 188等标准，并结合高温老化、蠕变、热循环等多项测试，可以有效识别材料软化、脆化、氧化、蠕变断裂等问题，确保金属、塑料、橡胶、复合材料在航空、汽车、能源、电子等高温工况下的可靠性和寿命。无论是发动机高温合金还是光伏封装膜，专业的高温试验都是材料耐热极限与安全裕度的铁门槛。
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