[发明专利]一种原位中子衍射应力及织构复合测试方法

摘要

本发明的原位中子衍射应力及织构复合测试方法，使用原位环境加载装置、三维坐标调节旋转台及全站仪定位系统，实现了试件精确定位以及原位测试中倾转功能、力载荷、温度场的复合加载，并利用中子应力谱仪完成原位中子衍射谱的采集。首先，试件定位以中子束焦点、双全站仪视场交点及试件待测点的对准状态为依据，通过三维坐标调节旋转台的三维平动和旋转，精确调整试件与中子束斑的对齐状态。其次，利用原位环境加载装置实现试件0~50 kN拉伸/压缩下，室温至1000ºC的连续变温、0~90°倾斜以及360°自转。最后，由中子应力谱仪完成原位中子衍射谱的采集。本发明的测试方法，适用于晶体材料或小型工程部件在原位力热倾转加载下中子应力及织构的复合测试或检测。

主权项

1.一种原位中子衍射应力及织构复合测试方法，其特征在于，原位中子衍射应力及织构复合测试的实验装置包括原位环境加载装置（3）、三维坐标调节旋转台（25）、第一全站仪（28）和第二全站仪（37），其中原位环境加载装置（3）通过底板（1）上的定位销孔（2）与三维坐标调节旋转台（25）的XY台面（18）相连，三维坐标调节旋转台（25）、第一全站仪（28）和第二全站仪（37）三者按照三角位置关系布局，测试方法包括以下步骤：a. 全站仪定位通过全站仪支撑台（30）调节各全站仪至水平，利用升降杆（29）调节全站仪高度，使通过第一全站仪（28）和第二全站仪（37）观察到的中子束高度标识（27）均位于视场中央焦点（40）处，通过全站仪水平旋转，使XY台面中心标识（36）同时位于两全站仪视场竖直基准线（39）上，随后调节两全站仪仰角至零；b. 样品准备待测试件（12）两端通过试件夹具（11）夹持并安装在原位环境加载装置（3）上；c. 样品定位通过倾斜旋转导轨（4）调节试件（12）倾斜角至零，调整三维坐标调节旋转台（25）高度，使通过第一全站仪（28）观察到的试件（12）与水平基准线（38）重合，随后调节试件（12）倾斜角至90°，通过改变XY台面（18）的X、Y坐标，使试件（12）同时在两全站仪的视野中与竖直基准线（39）重合；d. 衍射角走位根据试件（12）待测晶面的选取，调节入射中子束（34）与衍射中子束（35）夹角至指定布拉格衍射角（41），通过三维坐标调节旋转台（25）绕自转轴（26）的旋转，使试件自转轴（9）位于衍射角补角的平分面上；e. 原位环境条件加载试件（12）力学加载由力加载电机（6）通过驱动丝杠（7）带动试件夹具（11）产生平移实现，试件（12）工程应力由拉压传感器（8）实时测量，试件（12）工程应变由视频引伸计（14）读取，试件（12）由感应加热线圈（13）加热，并通过热电偶（33）进行接触式测温，试件（12）的倾斜及自转运动由交流伺服电机控制并计算出相应角度；f. 中子衍射谱采集根据实验需求指定测试环境条件，并判断经步骤e所实现原位条件是否满足测试要求，如满足则由中子衍射应力分析谱仪采集并保存中子衍射谱，随后选择改变条件继续测试或结束实验，否则重复步骤e、步骤f直至实验结束。