[实用新型]单色X射线的单晶/定向晶应力测量系统

说明书

本实用新型公开了一种单色X射线的单晶/定向晶应力测量系统，测量系统中，多轴样品台包括沿X轴平移的X自由度、沿Y轴平移的Y自由度、沿Z轴平移的Z自由度、绕Z轴旋转的旋转自由度以及绕X轴和/或Y轴倾转的倾转自由度，共心高调整模块基于样品表面位置使得样品表面处于共心高位置，所述共心高位置为多轴样品台在旋转和倾转过程中不改变高度的位置且为X射线发生器和探测器在平面内旋转的圆心位置，采集模块采集衍射峰信号，计算模块基于衍射峰信号生成应力数据。

技术领域

本实用新型属于单晶测量技术领域，特别是一种单色X射线的单晶/定向晶应力测量系统。

背景技术

单晶叶片作为燃气轮机和飞机发动机内的关键零件，具有优越的力学性能、抗高温蠕变性能以及抗氧化性。在单晶叶片的加工生产过程中会不可避免的产生一些残余应力，而残余应力的存在会对叶片的服役寿命产生影响。此外，在服役过程中，由于长时间极端工况下的使用，或者是来自外物，如灰尘颗粒之类的撞击，对叶片也会产生残余应力，从而萌生裂纹，引发失效和故障。当前，激光冲击强化作为叶片的一种处理工艺，在叶片表面引入残余应力，对叶片服役的疲劳寿命以及抗冲击能力都有极大的改善，而激光冲击强化后引入的残余应力具体有多大，在什么样的范围内对叶片寿命是有利的，都需要残余应力的测量值来支持。所以实现对单晶叶片残余应力的测量对于叶片服役前后以及处理工艺的评估都至关重要。

目前，实验室中进行无损残余应力检测使用的方式还是依据粉末样品或是多晶样品的方式进行，对于单晶样品或是定向晶样品并不适用。单晶以及定向晶的残余应力测量，目前多依靠大科学装置进行，例如同步辐射X射线和中子衍射。依靠大科学装置可以实现高精度乃至高空间分辨率的测量，然而大科学装置的可用机时有限，不能满足随时生产随时测量的目的，大科学装置所采集到的数据量十分庞大，而且往往具有多层意义，数据分析难度较大，在工程实际使用中并不实用。

因此，我们希望根据以上的实际需求以及现有技术的不足，我们将有针对地提出一种利用常规实验室能量级的单色X射线的单晶/定向晶应力测量系统,实现高效快捷、自动化精密测量。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本实用新型背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提出一种单色X射线的单晶/定向晶应力测量系统，简化检测需求，仅需低的实验室能量级单色X射线便可方便地自动化精密测量得到单晶残余应力和应力张量。

本实用新型的目的是通过以下技术方案予以实现，一种单色X射线的单晶/定向晶应力测量系统包括：

多轴样品台，其上表面支承单晶/定向晶的样品，所述多轴样品台包括沿X轴平移的X自由度、沿Y轴平移的Y自由度、沿Z轴平移的Z自由度、绕Z轴旋转的旋转自由度以及绕X轴和/或Y轴倾转的倾转自由度，

共心高调整模块，其配置成调整样品表面到共心高位置，所述共心高调整模块包括采集样品表面位置的位置测量器，共心高调整模块基于样品表面位置调节样品表面处于共心高位置，所述共心高位置为多轴样品台在旋转和倾转过程中不改变高度的位置且为X射线发生器和探测器在平面内旋转的圆心位置，

X射线发生器，其生成单色X射线以照射所述样品，所述X射线发生器沿着以所述共心高位置为转动中心的圆周进行圆周运动，

采集模块，其接收来自样品的衍射信号，所述采集模块沿着以所述共心高位置为圆心的圆周进行圆周运动以采集衍射峰信号，

控制器，其电连接X射线发生器和采集模块，

计算模块，配置成基于所述衍射峰信号生成应力数据的计算模块电连接所述采集模块。