[发明专利]一种适用于X射线CT系统的原位微米力学加载装置

说明书

本发明公开了适用于X射线CT系统的原位微米力学加载装置，包括主体外壳、上压头组件和下压头组件，所述主体外壳由上至下依次包括第一空腔、细长管、第二空腔；所述上压头组件由盛沙筒和第一圆柱杆通过螺钉固定连接，所述盛沙筒由薄壳空心圆柱与底部加强座胶粘组成，用于盛放沙粒，所述第一圆柱杆与被压样品直接接触；所述下压头组件由圆盘底座和第二圆柱杆组成，所述第二圆柱杆与圆盘底座中心圆形凹槽配合，并通过胶粘固定，所述下压头组件用于支撑被压样品。该装置可以对被测样品提供约0.245N至4N的单轴压缩载荷。

技术领域

本发明涉及材料力学性能测试技术领域，具体是涉及一种适用于X射线CT系统的原位微米力学加载装置。

背景技术

随着新型材料、微机电和表界面等领域的迅猛发展，迫切地需要先进的微纳尺度观测和实验技术，对样品在力学加载条件下的结构和性能演化过程进行的无损、实时和三维全场研究。然而，目前最常见的可用于微力加载实验的仪器如原子力显微镜和纳米压痕仪等，两者均只能用于材料表面力学性质检测。考虑到X射线CT技术作为一种先进的无损、高分辨的三维结构检测手段，且通过引入力学加载装置可实现原位观察，因此，研制适用于X射线CT系统的微米力学加载装置对于深入认识和分析不同材料在微米尺度准静态加载过程中结构变化和力学响应规律具有重要意义。

由于微米力学加载装置需要搭建在X射线CT系统上，考虑到X射线CT成像技术的特点，要求该装置满足操作简单、体积尽量小、可实现360°旋转以及视窗部分需采用X射线易穿透材料等条件，因此需要研制一种适用于X射线CT系统的原位微米力学加载装置。

发明内容

本发明克服现有技术的缺点，提供了一种适用于X射线CT系统的原位微米力学加载装置，该装置适用于X射线CT系统，通过调节倒入盛沙筒的细沙容量可对样品施加0.245N至4N(盛沙筒满容量状态下)范围内的单轴压缩载荷，并可通过施加侧向约束的方式限制上压头组件垂直方向位移量，防止CT扫描过程中蠕变的发生。

为了达到上述技术效果，本发明提供了如下技术方案：

一种适用于X射线CT系统的原位微米力学加载装置，包括主体外壳、上压头组件和下压头组件，所述主体外壳由上至下依次包括第一空腔、细长管、第二空腔；所述上压头组件由盛沙筒和第一圆柱杆通过螺钉固定连接，所述盛沙筒由薄壳空心圆柱与底部加强座胶粘组成，用于盛放沙粒，所述第一圆柱杆与被压样品直接接触；所述下压头组件由圆盘底座和第二圆柱杆组成，所述第二圆柱杆与圆盘底座中心圆形凹槽配合，并通过胶粘固定，所述下压头组件用于支撑被压样品。

进一步的技术方案为，所述第一空腔和第二空腔为圆柱形，且所述第一空腔、细长管、第二空腔依次胶粘连接。

进一步的技术方案为，所述主体外壳的第一空腔底部侧面对应上压头组件的底部加强座位置设置有两个对称的第一螺纹孔，配合紧固螺钉，拧紧状态下用于限制上压头组件垂直方向位移量。所述紧固螺钉拧紧状态下无伸出装置主体外壳的突出部分。

进一步的技术方案为，所述主体外壳的第二空腔侧面设置有第二螺纹孔，配合紧固螺钉，用于夹紧下压头组件的圆盘底座。所述紧固螺钉拧紧状态下无伸出装置主体外壳的突出部分。

进一步的技术方案为，所述主体外壳的第二空腔设置有第三螺纹孔，配合紧固螺钉，将所述加载装置固定在X射线CT系统上。

进一步的技术方案为，所述第三螺纹孔设置有三个，均匀分布在所述主体外壳的第二空腔上。

进一步的技术方案为，所述下压头组件的圆盘底座为不锈钢材质，其余部件均为透明有机玻璃材质。

进一步的技术方案为，所述第一圆柱杆外壁、第二圆柱杆外壁以及主体外壳的细长管内壁的表面粗糙度为1.6，所述第一圆柱杆与第二圆柱杆端面的表面粗糙度为0.8。