[發明專利]一種適用于CT實驗的高溫疲勞力加載實驗儀器

在審

• 申請號: 202011469183.3
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112557221A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 許磊;許峰;肖宇;胡小方
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32;G01N3/02;G01N23/046
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明

本發明提供了一種適用于CT實驗的高溫疲勞力加載實驗儀器，通過疲勞加載系統對實驗樣品進行夾持和疲勞加載，支撐模塊負責架撐實驗設備，在實驗開始前先往圓筒內通保護性氣體，一段時間之后，再對樣品進行加溫并實時監測，同時利用旋轉系統旋轉樣品使實驗樣品溫度均勻，溫度穩定之后進行疲勞加載，在進行疲勞加載實驗的過程中，通過旋轉系統旋轉樣品進行數據信息采集。通過采用激光加熱的方式，并且使用具有高激光透過率的光學材質圓筒作為支撐結構，實現高溫加熱、疲勞加載、CT實驗三者的耦合。

技術領域

本發明涉及力學實驗技術領域，具體涉及一種適用于CT實驗的高溫疲勞力加載實驗儀器。

背景技術

原位高溫疲勞力學加載實驗，是研究高溫環境材料在循環載荷作用下內部結構微觀尺度演化，對于理解材料失效破壞機制、優化材料性能、預防材料斷裂失效具有重要意義。疲勞，是材料在循環加載下，在某點或某些點產生局部的永久性損傷，并在一定循環次數后形成裂紋、或使裂紋進一步擴展直至完全斷裂。

原位斷層成像技術(CT)是研究材料三維微結構變化的重要技術手段，但是目前沒有適用于CT實驗的高溫疲勞力學加載實驗儀器。高溫環境下的實驗通常需要腔體保溫以及通入保護性氣體，然而腔體會對X射線的傳輸造成影響，因此國內至今沒能實現高溫疲勞力加載實驗的CT觀測。

高溫疲勞力加載實驗CT觀測的技術難度在于，首先，高溫環境下的實驗為了防止實驗樣品與空氣發生反應需要做一個密閉性腔體通入惰性氣體加以保護，同時傳統的加熱方案是采用高溫電爐進行加熱，通過熱輻射的形式加熱樣品，利用熱電偶進行溫度監測。然而腔體和熱電偶的引入會影響X射線的傳輸，即影響采集的信息數據。

進一步，CT觀測疲勞力加載實驗，疲勞加載系統會導致部分角度的信息數據被遮擋無法采集到。目前的疲勞加載系統采用方案多為支撐柱形式，會遮擋X射線，因此遮擋部分的信息數據缺失，對最終的實驗結果造成影響。

綜上所述，實現CT觀測高溫疲勞力加載實驗的核心技術難點在于，CT實驗、高溫和疲勞加載的耦合，即在高溫疲勞力加載的基礎上用CT進行觀測。

發明內容

本發明要解決的技術問題為：設計系統組成結構，避免傳統的保溫隔熱腔體遮擋CT實驗X射線的傳輸，減少實驗儀器的結構連接，降低結構連接對實驗精度造成影響，提高CT實驗分辨率。有鑒于此，本發明提供了一種適用于CT實驗的高溫疲勞力加載實驗儀器。

為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種適用于CT實驗的高溫疲勞力加載實驗儀器，包括對實驗樣品夾持和疲勞加載的疲勞加載系統，架撐所述疲勞加載系統的支撐系統，對實驗樣品進行加溫以及對溫度實時監測的高溫加熱系統；

所述支撐系統的底部設置有對樣品進行旋轉采集數據的旋轉系統；

在上述高溫疲勞加載力加載實驗儀器中，所述疲勞加載系統包括對實驗樣品進行夾持的夾具，對實驗樣品進行疲勞加載的電機，還包括對樣品受力進行監測的力傳感器和對樣品變形檢測的位移傳感器；

在上述高溫疲勞力加載實驗儀器中，所述高溫加熱系統包括產生激光對樣品進行加熱的激光器，還包括對樣品溫度進行實時監測的測溫儀。

優選地，在上述高溫疲勞力加載實驗儀器中，所述旋轉系統包括架裝于支撐系統下方對實驗樣品進行旋轉的旋轉臺

優選地，在上述高溫疲勞力加載實驗儀器中，所述支撐系統包括下支撐框架和圓筒支撐結構。

優選地，在上述高溫疲勞力加載實驗儀器中，所述圓筒支撐結構材質為光學材料，具有高激光透過率，由模具生產加工制成，厚度均勻且材料性質處處相同。