[实用新型]一种微型轧制变形模拟同步辐射试验装置

说明书

本实用新型涉及金属材料变形模拟技术领域，提供了一种微型轧制变形模拟同步辐射试验装置，结合X射线成像、衍射、小角散射等技术在线研究加载过程中材料内部的相变，晶粒取向及显微组织形貌；该装置将实际工业生产中的轧制、锻造等变形过程的共通点进行凝炼，在此基础上结合X射线测试原理，设计了能够配合同步辐射使用的模块化微型力学加载机；为保证材料高温性能测试过程中的X射线透射要求，装置加载系统中采用透光元件对样品进行加载；并将气体保护装置、微型加热元件、隔热保温装置引入试验装置，在模拟工业轧制条件的同时防止样品在高温加载条件下氧化；可很好地在同步辐射试验条件下模拟材料的轧制、锻造变形，完成相关科学问题研究。

技术领域

本实用新型涉及金属材料变形模拟技术领域，具体涉及一种微型轧制变形模拟同步辐射试验装置。

背景技术

金属材料力学行为的研究是提高先进结构材料服役性能的基础。一般说来，材料宏观和介观力学行为由材料的化学成分、晶体结构和微观组织(晶粒尺寸、晶粒取向、相构成、相分布、微应力等)决定，通过调节加工工艺来控制晶体结构和组织来实现材料性能优化。深入研究金属加工形变过程中组织结构演变规律一直是材料领域研究的重中之重。

由于传统实验手段的限制，轧制过程中发生的金属材料流动及微观组织变化主要通过轧后材料的截面分析研究材料的相变及微观组织变化过程，这些结果只能近似得到材料轧制大变形过程中的信息，而且对过程中的材料内部应力与材料的形变及微观组织变化过程均为“黑匣子”。同步辐射光源具有高准直性，高亮度等优良特点，利用先进同步辐射光源在加工过程以及在接近使用条件下对金属材料的微观/宏观组织结构演变已成为深入研究金属材料组织结构演变和最终性能之间关系的必由之路。

针对工业上应用最为广泛的轧制变形，理想的状态是搭建一台与真实加工工况完全相符的加工模拟装置。然而，受样品尺寸，测试原理以及线站实际空间的限制。

实用新型内容

本实用新型的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种微型轧制变形模拟同步辐射试验装置，该装置立足于我国同步辐射光源，用于模拟轧制、锻造等塑性成型过程中材料的形变行为；结合X射线成像、衍射、小角散射等技术在线研究加载过程中材料组织结构演变。

本实用新型的技术方案如下：

一种微型轧制变形模拟同步辐射试验装置，包括力学加载机和加载单元：

所述力学加载机包括加载机壳体、紧固螺纹、卡槽、加压旋钮、蜗轮蜗杆、齿轮、加压螺纹、通光孔；所述力学加载机通过所述紧固螺纹、卡槽与所述加载单元紧固连接；所述加压旋钮与所述蜗轮蜗杆连接，所述蜗轮蜗杆、齿轮、加压螺纹依次配合传动；所述加压螺纹内部为空芯设计，设置有供X光穿过的所述通光孔；

所述加载单元包括主体框架、加压螺纹、压力传感器、ZrO₂陶瓷、WC基座、压头，Mo加热丝，来自力学加载机的动力依次通过所述加压螺纹、压力传感器、ZrO2陶瓷、WC基座到达所述压头，所述Mo加热丝缠绕在所述WC基座表面。

进一步的，所述加载单元为中低温加载单元，采用金刚石压头。

进一步的，所述加载单元为高温加载单元，采用蓝宝石压头；所述高温加载单元还包括水冷外壳和通气孔，所述水冷外壳包裹在所述主体框架之外；保护气通过所述通气孔进入所述高温加载单元。

进一步的，所述通气孔与气体保护装置相连，所述气体保护装置包括气体保护外壳、气体钢瓶、气体流量控制阀和流量计。

进一步的，保护气的气压略高于大气压，通过气体置换保证样品不被氧化，气体保护装置外壳两侧开有对称的通光窗口，每个通光窗口水平开口角度为150°，通光窗口用透X光材料密封。

进一步的，所述Mo加热丝直接缠绕在WC基座表面，外面使用陶瓷胶绝热。