[发明专利]模拟多环境的同步辐射原位成像拉伸试验机及其试验方法

说明书

本发明公开了一种模拟多环境的同步辐射原位成像拉伸试验机及其试验方法，属于材料拉伸试验机领域，包括可旋转的单拉底座，单拉底座上方设有数显推拉力计，数显推拉力计与下夹具的下部固定连接，上夹具上部固定连接到套筒，套筒有设有弹簧和套筒轴，套筒轴顶部连接到加载机构的加载连接部位，加载机构设有棘轮和棘爪来实现自锁功能。本试验机还设有原位成像系统、加湿装置和温控装置。本试验机把力学拉伸试验与同步辐射成像技术合理地应用在一起，有利于得到材料内部的三维立体图像；并且可在高温、低温、高湿度、多氧等复杂环境下得到材料组织的微观结构变化和微观变形损伤，能更好的观察到材料的微观组织形貌和缺陷。

技术领域

本发明涉及材料拉伸试验机领域，具体涉及到一种模拟多环境的同步辐射原位成像拉伸试验机及其试验方法。

背景技术

长期以来，随着科学技术的快速发展，新材料被大量地投入使用，人们对新材料的拉伸断裂的力学性能展开了大量的研究。一般认为，材料拉伸过程包括弹性变形、塑形变形和断裂。材料的力学性能受多种因素的影响，其所处的现实情况不同，力学性能也会有所区别。为了更好地探究材料在不同环境下的力学性能，进而s为材料的应用提供合理的参考数据，故需对材料进行拉伸试验。利用拉伸试验得到的数据可以确定材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度以及其它性能指标。在高温下进行拉伸试验可以得到蠕变数据。与此同时，由于外界环境的不同，在高温、多湿和多氧的环境下，空气中的H、O元素也会对材料的力学性能造成影响，形成氢致断裂或其他断裂形式。

原位成像拉伸试验通过将电子显微技术与传统的材料力学性能测试技术有效地进行结合，可对材料试样在不同环境下进行力学加载测试，在实验过程中分阶段的停机，停机时通过实验平台上集成的显微成像系统对材料组织的结构变化和微观变形损伤进行原位成像记录。宏观的力学测试数据和多个阶段的成像记录相结合，则能反映材料的力学性能和显微组织的演变规律，为分析固态材料的力学特性和微观组织的演变规律提供了新的方法。现有的原位拉伸试验装置中，显微成像系统一般为光学显微镜，由于其分辨率及放大倍率较低，测试效果具有很大的局限性。近年来，出现了使用扫描电子显微镜(SEM)的试验机，配合SEM的使用，可对金属材料进行原位疲劳测试。SEM分辨率达微米级，能更好的观察到材料的微观组织形貌和缺陷。但是，SEM只能得到材料表面的二维图像，而不能得到材料内部的三维立体图像；且其光源亮度低，光信号检测信噪比低，测量精度与检测灵敏度有待提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种模拟多环境的同步辐射原位成像拉伸试验机及其试验方法，用于材料的力学性能测定。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种模拟多环境的同步辐射原位成像拉伸试验机，包括位于底部能够360度旋转的单拉底座，单拉底座的上方连接有数显推拉力计，数显推拉力计的上方设有连接台，连接台的上方连接有玻璃围罩，玻璃围罩的上部连接到上盖的底部；

下夹具和上夹具位于玻璃围罩的内部，下夹具下部与数显推拉力计固定连接，上夹具上部与位于上盖内部的套筒固定连接；套筒内部设有弹簧和套筒轴，弹簧套在套筒轴上，弹簧下部顶在套筒轴下端部的突出端面上，弹簧上部顶在套筒的内顶面上，套筒的上顶面设有通孔，套筒轴穿过通孔与加载机构的加载连接部位固定连接；

加载机构包括加载底座、施力轮、棘轮、棘爪和加载连接部位；加载底座固定连接到上盖的顶面，施力轮与棘轮轴固定连接，棘轮轴上套有棘轮，棘爪通过连接销固定在加载底座上并以连接销为轴转动，棘爪的底部设有用于保证棘爪与棘轮啮合的复位弹簧；钢丝绳缠绕在棘轮轴上，钢丝绳的另一端连接到加载连接部位；

还包括原位成像系统、温控装置和加湿装置；

所述原位成像系统包括同步辐射光源的光发射器和光接收器；光发射器射出的辐射光穿透玻璃围罩及上夹具和下夹具之间的试样后由光接收器接收；