[發明專利]一種用于中子衍射的原位溫度加載裝置

有效

• 申請號: 201510872056.0
• 申請日: 2015-12-03
• 公開（公告）號: CN105388074A
• 公開（公告）日: 2016-03-09
• 發明（設計）人: 龐蓓蓓;周寧生;王挺;孫光愛;王虹;張昌盛
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院核物理與化學研究所
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 翟長明;韓志英

技術領域

本發明屬于中子衍射應用中的環境加載技術領域，具體涉及一種用于中子衍射的原位溫度加載裝置。

背景技術

中子衍射技術具有無損檢測和深穿透特性，可對厘米級的金屬材料進行內部微觀結構和應力分布進行直接測量。在研究溫度、力學復合環境對樣品材料的內部微觀結構的影響機制時，需利用原位溫度、力學加載裝置按照高溫拉伸試驗的國家標準對樣品進行溫度、力學環境加載，再利用中子衍射譜儀對樣品內部的微觀結構進行測量。目前，國內中子衍射技術正處于起步階段，原位環境設備的設計也較少。名稱為《一種用于中子衍射技術的原位應力-溫度加載裝置》的中國專利（專利號：201310032334）公開了一種用于中子衍射的原位應力-溫度加載裝置，該裝置中的高溫爐組件未預留引伸計使用空間，進而造成開展實驗過程中無法直接測量樣品形變量，不能符合高溫拉伸實驗的國家標準。

發明內容

為了克服現有技術中裝置的結構缺陷導致測量過程不能符合高溫拉伸實驗的國家標準的不足，本發明提供了一種中子衍射的原位溫度加載裝置，能夠實現與外部的原位力學加載裝置聯合使用，同時可利用高溫引伸計對樣品的形變量進行直接測量。

實現本發明的技術方案如下

一種用于中子衍射的原位溫度加載裝置，其特征在于：所述裝置包括爐體腔體、底座、入射窗口板、出射窗口板、高溫引伸計、支腳A窗膜、支腳B窗膜、左側夾具、右側夾具、左側夾具墊圈、右側夾具墊圈、左側冷卻水套、右側冷卻水套、上方冷卻水套；所述的爐體腔體上開設中子入射孔、中子出射孔、兩個夾具孔、兩個引伸計測量支腳探入孔；其連接關系是，所述的爐體腔體固定在底座上；所述的入射窗口板、出射窗口板、左側夾具墊圈、右側夾具墊圈、支腳A窗膜、支腳B窗膜利用螺釘依次覆蓋在爐體腔體的中子入射孔的外部、中子出射孔的外部、左側的夾具孔的外部、右側的夾具孔的外部、左側引伸計測量支腳探入孔外部、右側引伸計測量支腳探入孔的外部；所述的左側冷卻水套、右側冷卻水套分別固定在左側夾具、右側夾具上，上方冷卻水套固定在爐體腔體的上面，左側冷卻水套的進水口與外部的冷水泵的出水口利用橡膠水管連接，左側冷卻水套的出水口與右側冷卻水套的進水口利用橡膠水管連接，右側冷卻水套的出水口與上方冷卻水套的進水口利用橡膠水管連接，上方冷卻水套的出水口與外部的冷水泵的回水口利用橡膠水管連接；所述的左側夾具的一端、右側夾具的一端利用螺紋分別連接到外部的原位力學拉伸裝置的兩個加載端上，左側夾具的另一端、右側夾具的另一端與樣品連接；所述的高溫引伸計固定在底座上，其兩支測量支腳接觸到樣品上；所述的底座固定在外部的力學加載裝置的底座上。

所述的高溫引伸計的測量支腳為高溫陶瓷材料的圓柱棒，接觸樣品端為刀口狀，利用帶彈簧的纖維繩夾持在底座上。

所述的爐體腔體的引伸計測量支腳探入孔為圓角矩形形狀，圓角的直徑與矩形的寬尺寸相同；所述的爐體腔體的夾具孔的直徑尺寸比夾具直徑尺寸大2mm；所述的爐體腔體的中子入射孔、中子出射孔、夾具孔、引伸計測量支腳探入孔外緣均開設螺紋孔。

所述的爐體腔體內部鋪設加熱絲，并填充保溫纖維材料。

所述的入射窗口板、出射窗口板采用純鋁或藍寶石制作，中子源為冷中子時入射窗口板、出射窗口板采用藍寶石材料制作，中子源為熱中子時入射窗口板、出射窗口板采用純鋁材料。

所述的支腳A窗膜、支腳B窗膜采用具有彈力的橡膠制成，中心位置開設十字縫開口。

所述的左側夾具、右側夾具為鎳基高溫合金材料的圓柱體，左側夾具、右側夾具的直徑尺寸為樣品直徑尺寸的四倍，開設連接外部的中子衍射原位力學加載裝置和樣品的內螺紋。

所述的左側冷卻水套、右側冷卻水套、上方冷卻水套上安裝有寶塔接頭，方便橡膠水管的搭建與拆卸。

所述的左側夾具墊圈、右側夾具墊圈為高溫陶瓷纖維材料的圓環狀薄片，內徑尺寸與夾具直徑尺寸相同。