[发明专利]一种用于高能重离子辐照样品的小冲杆测试装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于高能重离子辐照样品的小冲杆测试装置和方法，该装置包括：下夹具，设置于底座上，所述下夹具上设置有样品槽，用于容纳高能重离子辐照样品；上夹具，其与所述下夹具相适配，所述上夹具内容纳有冲压球，用于挤压所述高能重离子辐照样品；冲杆，所述冲杆的上端与连接杆连接，所述冲杆的下端为自由端，用于挤压所述冲压球；线性位移传感器和固定杆，所述固定杆与所述连接杆活动连接，所述线性位移传感器设置于所述下夹具上，并与所述固定杆固定连接，用于测定所述连接杆的位移。本发明装置能够使得离子辐照样品在小冲杆测试过程中不会进入薄膜拉伸阶段进而能够获得其屈服应力等有效参数。

技术领域

本发明涉及一种用于高能重离子辐照样品的小冲杆测试装置和方法，属于材料辐照效应研究技术领域。

背景技术

在反应堆结构组件中，长期的中子辐照会对材料内部造成辐照损伤，造成材料力学性能的退化，进而影响反应堆结构的安全性。然而中子辐照实验受损伤率低，样品放射活性高和价格昂贵等因素限制了反应堆结构部件的安全评估。离子辐照实验由于具有损伤率高，样品放射活性低以及便于控制，辐照实验精度等优点而被广泛用于模拟中子辐照试验。然而离子辐照受辐照面积和辐照的射程分布影响，离子辐照样品的力学性能测试通常采用纳米压痕方法进行测试，但由于离子辐照样品在深度方向损伤分布不均匀，因此该方法只能得到离子辐照样品一定深度范围内的综合硬度信息。

小冲杆试验测试技术由于测试样品的尺寸较小，测试设备简易，操作简单等优点而被广泛用于核能和化工等领域。小冲杆试验的试样按尺寸通常分为和两种，而离子辐照样品的深度一般从几微米到几十微米，离子辐照样品由于太薄而在小冲杆测试过程中直接进入薄膜拉伸阶段而无法获得到其屈服应力等有效参数。

综上所述，现有离子辐照样品力学性能测试技术主要存在的问题是：离子辐照样品受离子辐照体积和射程方向损伤分布的影响，力学性能测试尤其是本构关系的测试存在较大困难。

发明内容

针对上述突出问题，本发明提供一种用于高能重离子辐照样品的小冲杆测试装置和方法，该装置结构简易，操作简单，精度高；该测试方法能够有效测定重离子辐照样品的弹塑性本构关系，为在役设备的安全和寿命评估提供有效方法，而且后续可以在进行控温测试后计算出辐照层的断裂能，进而得到重离子辐照样品的韧脆转变温度。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明第一方面提供一种用于高能重离子辐照样品的小冲杆测试装置，包括：

下夹具，设置于底座上，所述下夹具上设置有样品槽，用于容纳高能重离子辐照样品；

上夹具，其与所述下夹具相适配，所述上夹具内容纳有冲压球，用于挤压所述高能重离子辐照样品；

冲杆，所述冲杆的上端与连接杆连接，所述冲杆的下端为自由端，用于挤压所述冲压球；

线性位移传感器和固定杆，所述线性位移传感器与所述连接杆活动连接，所述固定杆设置于所述下夹具上，并与所述线性位移传感器固定连接，所述线性位移传感器用于测定所述连接杆的位移。

所述的小冲杆测试装置，优选地，自所述下夹具的上端面向下依次同轴开设有容纳所述上夹具的夹具槽、底部留有小孔的所述样品槽以及竖直向下的下夹具孔，所述下夹具孔用于容纳所述高能重离子辐照样品受所述冲压球挤压后所产生的凸起。

所述的小冲杆测试装置，优选地，所述上夹具上设置有竖向通孔，用于容纳所述冲杆贯穿其中，且所述上夹具上的竖向通孔、所述样品槽底部的小孔以及所述下夹具孔同轴心设置。

所述的小冲杆测试装置，优选地，所述冲压球与所述冲杆为分体式设计，当需要试验时，所述冲压球由所述上夹具的下端装入其通孔中。

所述的小冲杆测试装置，优选地，所述上夹具的外侧壁上设置有外螺纹，所述下夹具的内侧壁上设置有与所述外螺纹相适配的内螺纹。