[发明专利]中子衍射高温测角仪及其专用力学加载装置

说明书

本发明涉及一种中子衍射高温测角仪及其专用力学加载装置，属于材料力学性能测试领域。包括高温测角仪单元、专用力学加载单元两部分，测角仪单元能够使力学加载系统单元旋转，对试件可实现0°~90°的倾斜旋转操作，力学加载系统单元还可以对试件实现绕自身轴线0°~360°的自由旋转操作，满足不同衍射角度的需求；力学加载系统单元集成了卤素加热灯、光栅尺等，实现对试件加热并测量试件产生的形变；控制系统单元可在线实时调整测角仪参数、力学加载指标以及加热温度等。本发明的优势在于：该装置能够在力学加载条件下实现对被测试样两个方向旋转的精确控制；在满足中子衍射应力谱仪束流角度要求的条件下，能够对被测试样实现从室温到1000℃的无级闭环温控。

技术领域

本发明涉及材料力学测试领域，特别涉及一种中子衍射高温测角仪及其专用力学加载装置。本发明用于但不限用于中子衍射应力谱仪。能够对试样同时进行高温和大载荷拉伸/压缩力学载荷加载，加载的同时具有实现试样绕自身轴线0°~360°旋转和0°~90°倾斜定位的功能。本发明配合中子衍射应力谱仪共同使用，可对大载荷、热场加载条件下材料内部三维应力分布、织构分布、变形行为、损伤机制和性能演变现象进行定性和定量描述。

背景技术

随着科学技术的进步，材料测试及保障技术越来越受到人们的重视。有资料表明，在众多影响材料测试与检测水平的因素中，缺乏接近服役条件下的测试技术与仪器，是制约新材料开发和高端装备制造业发展的技术瓶颈。因此开发接近服役条件的材料测试装置，对研究材料内部变形行为、损伤机制和性能演变规律具有重要的意义。中子衍射技术凭其卓越的深穿透性及相敏感性，已成为研究材料内部微观组织结构的有力手段。配合环境加载设备模拟材料服役条件，中子衍射应力谱仪能够原位检测材料微观结构变化信息，如内应力、相变及织构等，利用该手段可实现对材料使役条件下宏观性能与微观结构关联性的研究。目前，国内中子散（衍）射技术处于起步阶段，适用于中子衍射应力谱仪的环境加载装置和力学加载装置屈指可数。所以，研制用于中子衍射分析的材料力学性能测试装备具有重要的科学意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中子衍射高温测角仪及其专用力学加载装置，解决了现有技术存在的上述问题，填补行业空白。本发明着重提出一种集大载荷加载、高温加载和试样双旋转自由度姿态调整于一体的结构形式。本发明除具有传统材料试验机的拉伸/压缩功能外，还能够实现力学加载条件下试样绕自身轴线0°~360°旋转范围内和0°~90°倾斜旋转范围内的任意姿态调整。本发明的高温加载方式有别于传统的高温加热炉方式，采用卤素加热灯热辐射加热，极大地节省了空间，为小角中子衍射测试的应用提供了可能。本发明为接近服役条件下材料内部微观组织变化与宏观力学性能间相关性研究提供了新的测试装置。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

中子衍射高温测角仪及其专用力学加载装置，整体垂直布置在两个底脚64上，并采用螺栓固定；包括高温测角仪单元1、专用力学加载单元2两部分，所述高温测角仪单元1通过螺栓与专用力学加载单元2固定连接；所述高温测角仪单元1通过安川交流伺服电机3经由减速机4减速，带动皮带轮62，皮带轮62带动同步带25使带齿圆弧导轨57在0°~90°范围内任意旋转；其中，带齿圆弧导轨57由螺栓固定在底板56上的两个偏心滚轮59、两个同心滚轮60支撑，两个导轨润滑块61实现润滑；所述专用力学加载单元2在做拉伸试验时，通过依序连接的安川交流伺服电机3、减速机4，经过联轴器5驱动蜗杆7及蜗轮8，使滚珠丝杠14旋转，带动丝杠螺母平移，由丝杠螺母实现轴承座A39的同步移动，轴承座A39内部装有轴A43，轴A43由双列角接触球轴承44固定，轴A43的一端通过销轴67与拉伸夹具A47、拉伸夹具B48相连接；拉伸试件49的两端由拉伸夹具A47、拉伸夹具B48夹持，右侧的拉伸夹具A47、拉伸夹具B48由销轴67固定在轴B53上，轴B53由双列角接触球轴承44固定在轴承座B50内，端盖B54与调整垫42相连并通过螺栓固定在轴承座B50的一端，在端盖B54内，通过螺栓与拉压传感器55相连，拉压传感器55固定在后板21上。