[发明专利]一种基于X射线透射的高低温原位加载装置

说明书

本发明公开了一种基于X射线透射的高低温原位加载装置，包括力学加载装置、温度控制装置和水冷装置；电机通过齿轮传动装置带动设置在上连接板和底座之间的滚珠丝杆转动；通过滚珠丝杆的转动带动滚珠螺母的上下运动；螺母座下部设置有上夹头；下夹头上连接拉压力传感器；还包括用于测量试样应变的高温应变片；温度控制装置设置在上夹头和下夹头对应位置；温度控制装置用于控制测试室内的温度；水冷装置用于控制拉压力传感器的温度；本发明尺寸相对较小、结构紧凑，能够基于不同温度场环境条件下对试样进行力学性能测试和织构变形分析。

技术领域

本发明涉及微尺度高低温-力学性能测试仪，具体涉及一种基于X射线透射的高低温原位加载装置。

背景技术

随着现代材料科学、纳米材料、生物和医学材料的发展，各种新材料层出不穷，如复合材料、功能材料、低维材料及亚稳材料、生物材料等都在改变我们的生活；传统的拉伸实验与检测手段已不能满足材料学科的发展趋势；在试样进行不同温度下拉伸/压缩等温度-力学加载试验的同时，通过对样品的微结构和力学性能测试显得尤为重要；同时科技的发展，人类对材料的使用要求越来越高，使用条件愈加复杂，随之而来的材料问题也愈发严重；由于过去的材料评估与表征技术越来越不能满足复杂条件服役下的材料失效问题，因此在现实生活中，材料失效的问题时常发生；因此，改善并提升材料性能及其服役状态下的可靠性就需要对材料失效的变形机制进行深入研究，具有较好的社会效益、良好的经济效益和广阔的市场应用前景；拉伸试验机当前通过施加拉伸/压缩方法的原位拉伸力学测试的研究已经在国外大量的文献有发表，具体优势在于可以与分析检测方式相配合，如X射线衍射仪、扫描电子显微镜等配合使用；目前的比如微型金属材料试样进行的微尺度原位拉伸测试研究；从材料的微观变形机制去了解材料的力学性能，可进一步优化材料结构参数，对新材料的开发和工程应用具有重大意义；而实际工程应用的材料微观组织及其复杂，各相性能差别大，在形变过程中微观尺度上的应力应变分配不均匀往往是导致其最终破坏的关键因素；为了适应材料科学的发展，透射X射线观察试样拉伸时的织构变形机理，并由此研究材料破坏过程中与加载状态之间的关系，变得尤为重要。

目前，基于扫描电镜与透射电镜原位测试的加载装置较多，基于其它测试方式的原位加载装置鲜有提及，极大制约了材料研究的深入与发展；而且大部分商业原位加载装置如Kammrath–Weiss、GATAN Microtest系列产品，不仅价格昂贵，而且没有针对特定测试手段的加载装置；目前大多数现有的小型原位拉伸装置只能够对试样进行单一载荷下的微观力学性能的分析；而材料在实际的工作情况下，往往是不同温度的条件下工作，材料的各种力学性能已经不能以单一载荷测试下的性能进行评定；随着社会的发展，具有优良的力学性能的功能材料已经逐渐被人们所使用，这就使得对不同温度作用下试样的力学性能的分析需求的迫切；而现有的大多数原位加载装置很难满足上述条件下材料测试过程的检测，因此，开发一种能够基于高低温的原位材料力学性能测试装置以及基于不同温度进行分析的测试方法就显得尤为必要。

发明内容

本发明提供了一种尺寸相对较小、结构紧凑，能够基于不同温度场环境条件下对试样进行力学性能测试和织构变形分析的基于X射线透射的高低温原位加载装置。