[发明专利]一种用于X射线显微CT三维表征的原位加热装置

说明书

本发明公开了一种用于X射线显微CT三维表征的原位加热装置，炉壳上设有至少一对电极孔、至少一对同轴的通光孔和至少一个测温口，炉壳的底端具有样品出入口；炉壳内具有保温体，保温体上具有与至少一对电极孔、至少一对同轴的通光孔、至少一个测温口和样品出入口一一对应的孔；炉管设于炉壳内，且炉管固定在保温体中；炉管上具有与至少一对同轴的通光孔和样品出入口一一对应的孔，且炉管外侧壁缠绕有加热丝；底座固定连接在炉壳的底部，且底座上具有与样品出入口同轴的通孔。该装置结构简单，使用方便，可以加热金属样品的同时能够实现对金属中析出相进行X射线显微CT三维表征。

技术领域

本发明涉及属于金属材料中析出相三维形态表征实验装置的领域，具体涉及一种用于X射线显微CT三维表征的原位加热装置。

背景技术

金属中析出相的形态特征对其性能有重要影响，析出相的有效控制是提高金属材料性能的关键，而析出相形态的准确表征是实现其有效控制的重要依托。研究表明，热处理对改善金属中析出相形态、优化金属材料性能具有重要的作用。因此，研究加热过程中金属材料中析出相的形态演变具有重要的意义。然而，利用传统的二维平面观测方法不能准确判断析出相的形态、定量描述其尺寸变化，更不能观察到热处理过程中析出相粒子的变化行为。目前，一般采用共焦激光扫描显微镜(CSLM)原位加热观察方法观察金属中析出相的形态演变，但是受光学显微镜分辨率所限，且受抛光界面界面能的影响。因此，利用传统方法无法对金属中第二相的形态进行准确表征。

近年来，随着大型同步辐射光源的建立，国内外科研工作者得以利用高能光子束检测金属材料的缺陷和组成。X射线显微CT无损检测手段具有原位检测、实时检测的优点，正成为研究材料中不同相三维形态和结构的一种新方法，已广泛应用于各个领域。因此，通过X射线显微CT对金属中的析出相进行三维重构和表征，尤其是实现金属材料热处理过程中析出相形态演变的三维原位表征，将为金属中析出相的有效控制建立新的研究方法和支撑。

实现金属材料热处理过程中析出相形态演变的三维原位表征，需在同步辐射光源X射线显微CT实验平台上搭建加热装置。在对热处理过程中析出相演变行为进行三维原位观察时，需要将金属材料高温加热，同时以一定的步长旋转进行投影成像来观察析出相的变化行为。因此，加热装置下方需留有开孔，使样品能够旋转。在热处理实验过程中，需要将样品进行高温加热达到所需温度，然而金属样品在高温下发生表面氧化，影响X射线显微CT三维的观察，因此，需对加热装置内的气氛进行控制,加热装置需要隔绝空气。高分辨率X射线显微CT的旋转样品台与探测器距离较近，实验样品尺寸小。因此，为不影响X射线显微CT的样品台和探测器，并对小样品具有较高的加热效率，该加热装置尺寸不宜太大且其外表温度不可过高。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的要解决的技术问题是：提供一种在加热金属样品的同时能够实现对金属中析出相进行X射线显微CT三维表征的装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于X射线显微CT三维表征的原位加热装置，包括炉盖、炉壳、炉管和底座；所述炉盖设置在炉壳的顶部，且与炉壳密封连接；所述炉壳上设有至少一对电极孔、至少一对同轴的通光孔和至少一个测温口，所述炉壳的底端具有样品出入口；所述炉壳内具有保温体，所述保温体上具有与至少一对电极孔、至少一对同轴的通光孔、至少一个测温口和样品出入口一一对应的孔；所述炉管设于炉壳内，且炉管固定在所述保温体中；所述炉管上具有与至少一对同轴的通光孔和样品出入口一一对应的孔，且炉管外侧壁缠绕有加热丝；所述底座固定连接在炉壳的底部，且底座上具有与样品出入口同轴的通孔。

作为改进，所述炉盖包括边缘密封连接的内层炉盖和外层炉盖两层，所述内层炉盖和外层炉盖之间具有炉盖空腔；所述外层炉盖上具有炉盖进水口和炉盖出水口，所述炉盖进水口和炉盖出水口均与炉盖空腔连通。

作为改进，所述炉壳包括边缘密封连接的内层炉壳和外层炉壳，所述内层炉壳和外层炉壳之间具有炉壳空腔；所述外层炉壳上具有炉壳进水口和炉壳出水口，所述炉壳进水口和炉壳出水口均与炉壳空腔连通，且炉壳进水口位于炉壳底部，炉壳出水口位于炉壳的顶部。