[發明專利]一種飛行器小試樣X射線層析成像原位測試裝置

在審

• 申請號: 201711156028.4
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN107966462A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 朱龍奎;胡恩來;劉佩風;王龍;胡彥平;宮曉春;陳津虎;褚亮;趙薇;唐保強
• 申請（專利權）人: 北京強度環境研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G01N23/044
• 分類號: G01N23/044;G01N3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及可靠性試驗測試技術，特別是一種飛行器小試樣X射線層析成像原位測試裝置。

背景技術

運載火箭、軍用衛星、各型導彈等飛行器已應用大量微型智能器件，在研制、生產、服役過程中其質量檢測、故障分析、精準修復等對高精度三維無損檢測技術提出了很高的要求，同時在應力、溫度、高鹽度等環境耦合作用下微型智能器件會出現局部銹蝕、裂紋萌生等環境敏感失效現象，亟需一種可用于多環境條件下的高精度無損檢測技術和儀器設備。另一方面，復雜海況、臨近空間等極端環境條件下飛行器構件材料如鋁合金、不銹鋼、高強鋼、復合材料等易發生失效斷裂，如應力腐蝕、氫脆、疲勞等，而這些失效斷裂的微觀機制特別是三維原位動態過程尚不清楚，從微尺度原位解析工程材料的失效機理也需要一種原位測試技術。目前，X射線層析成像原位表征技術已應用于室溫單軸拉伸、高溫熔鑄等領域，所采用的實驗測試系統包括基于同步輻射X射線層析成像大科學裝置或工業CT的微型拉伸機、視窗高溫爐等，但還難以實現應力、溫度、高鹽度耦合環境作用下飛行器小試樣三維原位表征測量。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種可在應力、溫度、高鹽度耦合環境作用下小型金屬與非金屬試樣三維原位動態測試和飛行器微型智能器件缺陷高精度測量的技術，解決現有小試樣原位測試系統不能在高溫應力熔鹽耦合環境作用下三維成像及結構復雜、操作不便的不足。

以同步輻射X射線層析成像系統和工業CT為基礎，通過設計高溫鹽浴環境室、加熱冷凝系統和試樣加載裝夾系統，實現了應力、溫度、高鹽度耦合環境作用下小試樣三維原位動態表征測量，同時由于同步輻射X射線層析成像大科學裝置具有微米至納米量級的空間分辨率，本專利所述測試技術能夠實現對飛行器微型智能器件缺陷高精度檢測和故障精準分析定位。

該裝置所采用的技術方案是：飛行器小試樣X射線層析成像原位測試裝置包括與同步輻射X射線層析成像大科學裝置或工業CT旋轉臺通過緊固螺栓相連的加載系統、控溫系統、冷凝系統、樣品裝夾系統和鹽浴環境室。

所述加載系統由固定板、固定桿、彈簧、螺母和施力桿組成，其中上施力桿由螺紋部分和光滑部分組成，螺紋部分與螺母連接，通過旋扭螺母壓縮彈簧使上施力桿產生向上的拉力，光滑部分與固定桿相連，以避免旋扭螺母時施力桿發生轉動，而下施力桿與固定板連接，起固定作用；

所述控溫系統由電阻加熱線圈、溫度控制器和溫度計組成，通過溫度控制器預設實驗溫度以控制與220V市電連接的電阻加熱線圈，使溫度保持在實驗設定值，其中溫度計起校準作用；

所述冷凝系統由冷凝管和進出水管組成，位于冷凝管下方的進水管與室溫自來水水龍頭相連，位于冷凝管上方的出水管與實驗室排水系統相連，以保證室溫自來水使高溫蒸發的鹽浴蒸汽冷凝回流至鹽浴溶液；

所述樣品裝夾系統由施力桿和小試樣樣品組成，其中施力桿與小試樣樣品通過螺紋緊固連接；

所述鹽浴環境室由圓形環境腔和橡膠塞組成，其中圓形環境腔由耐高溫玻璃制成，而圓形環境腔與施力桿、溫度計之間的縫隙由橡膠塞密封。

與現有技術相比，本申請具有如下顯著進步：

實現了應力、溫度、高鹽度耦合環境作用下小型金屬與非金屬試樣X射線三維原位動態測試和飛行器微型智能器件缺陷高精度測量，所施加應力、溫度、鹽度可調節，最大載荷達180N，溫度范圍為室溫至200℃，最大鹽度值為各溫度所對應的飽和鹽度值；所測小試樣可為圓棒型、棱柱型、片狀等微型智能器件和光滑、缺口金屬與非金屬試樣，能夠滿足復雜環境下不同形狀飛行器器件故障精準檢測與小試樣微區三維形貌動態原位表征。本專利所述測試系統制造成本低，結構原理簡單，小型便攜，易操作，安全可靠，具有很大的推廣性和普適性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是飛行器小試樣X射線層析成像原位測試裝置示意圖

圖2是飛行器小試樣X射線層析成像原位測試技術原理圖

具體實施方式

下面結合實施例對本發明進行進一步說明。

實施例1