[實用新型]一種材料應變原位EBSD觀察試驗用夾具

有效

• 申請號: 201822225320.3
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN209342508U
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 申勇峰;周金華;王國富;薛文穎;張大征;劉燕
• 申請（專利權）人: 東北大學;無錫天辰冷拉型鋼有限公司
• 主分類號: G01N3/04
• 分類號: G01N3/04;G01N3/18;G01N3/06;G01N23/20033;G01N23/203
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 寧佳

本實用新型的一種材料應變原位EBSD觀察試驗用夾具，包括U型夾頭，夾持夾具和定位螺栓，夾持夾具包括上夾具和下夾具，上夾具中心設有方形觀察口，用于進行試樣觀察；下夾具用于放置試樣，上夾具和下夾具夾持試樣后，采用螺栓，通過圓孔與夾頭固定。試驗時，將試樣安裝固定后，首先放入拉伸爐內進行拉伸觀察成像后，找到待觀察區域，進行EBSD觀察成像，重復上述步驟，完成材料應變原位EBSD觀察試驗。本實用新型的夾具實現了材料應變下的原位EBSD觀察，且該夾具適用于不同厚度與形狀的試樣，通過夾具自身刻度尺確定尺寸同時能夠對試樣進行準確定位，便于試樣觀察。

技術領域：

本實用新型屬于試樣拉伸與EBSD觀察技術領域，具體涉及一種材料應變原位EBSD觀察試驗用夾具。

背景技術：

EBSD技術也被稱為電子背散射衍射(Electron Backscattered Diffraction，簡稱EBSD)或取向成像顯微技術(Orientation Imaging Microscopy，簡稱OIM)等。

在掃描電子顯微鏡中樣品被高角度傾斜，以便背散射(即衍射)的信號EBSP被充分強化到能被熒光屏接收(在顯微鏡樣品室內)，熒光屏與一個CCD相機相連，EBSP能直接或經放大儲存圖像后在熒光屏上觀察到，EBSD不僅能測量各取向在樣品中所占的比例，還能知道這些取向在顯微組織中的分布，可應用于取向關系測量的范例有：推斷第二相和基體間的取向關系、穿晶裂紋的結晶學分析、單晶體的完整性、EBSD測量的是樣品中每一點的取向，那么不同點或不同區域的取向差異也就可以獲得，從而可以研究晶界或相界等界面，晶粒尺寸及形狀的分析，晶界、亞晶及孿晶性質的分析。

拉伸過程中材料應變的EBSD觀察：含拉伸/壓縮功能的激光高溫成像儀，可以實現高溫環境中受力狀態下材料的組織/相變過程以及裂縫的發生、走向和材料高溫力學性能的觀察與測量。

為了分析金屬在變形過程中的組織變化，通常對試樣在不同應變下進行組織分析，能夠觀察組織中各相的變形特征，分析應力分布和組織演變。例如在TRIP鋼中，TRIP效應是保證TRIP鋼優良力學性能的關鍵，而TRIP效應是在試樣變形過程中逐漸發生的，因此研究不同應變條件下TRIP鋼中組織形態意義重大。很多科研工作者對TRIP鋼不同應變條件下組織演變機理進行研究并發表科技文章，然而，其中大多數由于觀察位置的改變，只能得到變形對組織變化的一般規律，不能精確的對特定組織進行跟蹤觀察，限制了進一步的組織演變機理研究。因此如果能夠找到有效的組織跟蹤觀察的實驗方法，將會對實驗研究有很大的幫助。

EBSD的原位觀察實驗存在的問題：傳統的試驗手段是對試驗拉伸一定延伸率后進行取樣，截取拉伸變形區進行電解拋光，在掃描電鏡的EBSD功能下對試樣進行觀察，如果想繼續觀察材料在拉伸不同的延伸率下如20％，30％...直至拉斷時樣品組織的受力變形行為，只能在不同的樣品上進行，這樣就無法準確原位觀察同一位置特定的相或晶粒隨拉伸變形程度的變化而變化的規律。

如上文所述，EBSD只能記錄過程，無法實現原位，傳統的實驗方法是將樣品拉伸到一定的比例后進行EBSD觀察，但無法實現相同位置的不同變形量下的連續追蹤定位，繼續拉伸后很難找到原來實驗的位置，做不到原位。

目前人們更多地關注材料在經受變形過程中組織性能的變化，以及在高溫下材料變形過程的組織性能變化，并希望對這個過程進行EBSD觀察，以研究樣品在經受一定高溫下組織的演變規律，這一研究具有非常重要的現實意義，比如如果能夠了解高溫下材料應變規律，可在鋼材設計及加工過程中通過調控組織來調控材料的應變行為，使鋼在一定的溫度下還能夠保持一定的強度和塑性，對人類的安全、設備的安全具有重大意義。

但目前的掃描電鏡無法實現這種研究，因為EBSD是安裝在掃描電子顯微鏡內的一個組件，目前的掃描電鏡無法實現高溫拉伸下的EBSD原位觀察。如果想觀察特殊條件下如特定溫度下(100～1200℃)的材料的變形及其演變，就需要借助其他設備如具有拉伸功能的高溫共聚焦顯微鏡來實現。而目前高溫原位拉伸存在的主要問題如下：