[發明專利]中子衍射高溫測角儀及其專用力學加載裝置

有效

• 申請號: 201710440663.9
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN106996897B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 張世忠;張瑩;趙宏偉;王虹;代曉航;孫光愛;黃加創;龔建;霍占偉;楊釗龍;劉澤洋
• 申請（專利權）人: 吉林大學;中國工程物理研究院核物理與化學研究所
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/18
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 王怡敏

本發明涉及一種中子衍射高溫測角儀及其專用力學加載裝置，屬于材料力學性能測試領域。包括高溫測角儀單元、專用力學加載單元兩部分，測角儀單元能夠使力學加載系統單元旋轉，對試件可實現0°~90°的傾斜旋轉操作，力學加載系統單元還可以對試件實現繞自身軸線0°~360°的自由旋轉操作，滿足不同衍射角度的需求；力學加載系統單元集成了鹵素加熱燈、光柵尺等，實現對試件加熱并測量試件產生的形變；控制系統單元可在線實時調整測角儀參數、力學加載指標以及加熱溫度等。本發明的優勢在于：該裝置能夠在力學加載條件下實現對被測試樣兩個方向旋轉的精確控制；在滿足中子衍射應力譜儀束流角度要求的條件下，能夠對被測試樣實現從室溫到1000℃的無級閉環溫控。

技術領域

本發明涉及材料力學測試領域，特別涉及一種中子衍射高溫測角儀及其專用力學加載裝置。本發明用于但不限用于中子衍射應力譜儀。能夠對試樣同時進行高溫和大載荷拉伸/壓縮力學載荷加載，加載的同時具有實現試樣繞自身軸線0°~360°旋轉和0°~90°傾斜定位的功能。本發明配合中子衍射應力譜儀共同使用，可對大載荷、熱場加載條件下材料內部三維應力分布、織構分布、變形行為、損傷機制和性能演變現象進行定性和定量描述。

背景技術

隨著科學技術的進步，材料測試及保障技術越來越受到人們的重視。有資料表明，在眾多影響材料測試與檢測水平的因素中，缺乏接近服役條件下的測試技術與儀器，是制約新材料開發和高端裝備制造業發展的技術瓶頸。因此開發接近服役條件的材料測試裝置，對研究材料內部變形行為、損傷機制和性能演變規律具有重要的意義。中子衍射技術憑其卓越的深穿透性及相敏感性，已成為研究材料內部微觀組織結構的有力手段。配合環境加載設備模擬材料服役條件，中子衍射應力譜儀能夠原位檢測材料微觀結構變化信息，如內應力、相變及織構等，利用該手段可實現對材料使役條件下宏觀性能與微觀結構關聯性的研究。目前，國內中子散（衍）射技術處于起步階段，適用于中子衍射應力譜儀的環境加載裝置和力學加載裝置屈指可數。所以，研制用于中子衍射分析的材料力學性能測試裝備具有重要的科學意義和應用價值。

發明內容

本發明的目的在于提供一種中子衍射高溫測角儀及其專用力學加載裝置，解決了現有技術存在的上述問題，填補行業空白。本發明著重提出一種集大載荷加載、高溫加載和試樣雙旋轉自由度姿態調整于一體的結構形式。本發明除具有傳統材料試驗機的拉伸/壓縮功能外，還能夠實現力學加載條件下試樣繞自身軸線0°~360°旋轉范圍內和0°~90°傾斜旋轉范圍內的任意姿態調整。本發明的高溫加載方式有別于傳統的高溫加熱爐方式，采用鹵素加熱燈熱輻射加熱，極大地節省了空間，為小角中子衍射測試的應用提供了可能。本發明為接近服役條件下材料內部微觀組織變化與宏觀力學性能間相關性研究提供了新的測試裝置。

本發明的上述目的通過以下技術方案實現：

中子衍射高溫測角儀及其專用力學加載裝置，整體垂直布置在兩個底腳64上，并采用螺栓固定；包括高溫測角儀單元1、專用力學加載單元2兩部分，所述高溫測角儀單元1通過螺栓與專用力學加載單元2固定連接；所述高溫測角儀單元1通過安川交流伺服電機3經由減速機4減速，帶動皮帶輪62，皮帶輪62帶動同步帶25使帶齒圓弧導軌57在0°~90°范圍內任意旋轉；其中，帶齒圓弧導軌57由螺栓固定在底板56上的兩個偏心滾輪59、兩個同心滾輪60支撐，兩個導軌潤滑塊61實現潤滑；所述專用力學加載單元2在做拉伸試驗時，通過依序連接的安川交流伺服電機3、減速機4，經過聯軸器5驅動蝸桿7及蝸輪8，使滾珠絲杠14旋轉，帶動絲杠螺母平移，由絲杠螺母實現軸承座A39的同步移動，軸承座A39內部裝有軸A43，軸A43由雙列角接觸球軸承44固定，軸A43的一端通過銷軸67與拉伸夾具A47、拉伸夾具B48相連接；拉伸試件49的兩端由拉伸夾具A47、拉伸夾具B48夾持，右側的拉伸夾具A47、拉伸夾具B48由銷軸67固定在軸B53上，軸B53由雙列角接觸球軸承44固定在軸承座B50內，端蓋B54與調整墊42相連并通過螺栓固定在軸承座B50的一端，在端蓋B54內，通過螺栓與拉壓傳感器55相連，拉壓傳感器55固定在后板21上。