[发明专利]用于中子散射分析的材料力学性能原位测试仪器

说明书

本发明涉及一种用于中子散射分析的材料力学性能原位测试仪器，属于材料力学性能测试领域。仪器整体采用卧式布置，可实现高温下拉扭复合载荷的加载。加载模块通过环状电阻丝加热片对试件进行均匀加热，最高加热温度可达1100℃；加载模块前后安装有中子镜片，其尺寸确保中子束流能照射试件的指定位置。优点在于：采用双端同步拉伸，保证试样在拉扭过程中，中子束流照射区域不发生偏移；滚珠丝杠和扭转轴在同一轴线上，有效提高了测试结果的准确性；能在满足中子散射应力谱仪束流角度要求的条件下，对试件进行力‑热耦合加载；可与中子散射应力谱仪集成使用，实时动态监测被测试件的内部应力、应变分布及微观组织结构的演化等信息。

技术领域

本发明涉及材料力学性能原位测试仪器领域，特别涉及一种用于中子散射分析的材料力学性能原位测试仪器。可以在中子散射的环境下为被测试件提供拉/压、扭转多种载荷，并通过加载模块为被测试件提供高温环境，配合中子散射应力谱仪可获取被测试件的内部应力、应变分布及微观织构的演化等信息，并结合其他原位观测装置可以有效地对被测试件进行力学性能测试。

背景技术

随着经济的高速发展，国防工程、航空航天、核能等领域得以迅速发展，对服役条件下材料的力学性能提出了更高的要求，由此引发了材料科技的快速发展，各类新材料不断涌现，对这些新材料的力学性能测试分析逐渐成为研究的热点。材料力学性能观测手段也随之迅速发展起来，其中中子散射技术是利用低能中子的散射效应获取物质相关信息的一种实验技术，是目前解决材料科学和凝聚态物质物理学等多个学科领域特定科学问题的不可或缺的重要科学手段，中子散射技术配合原位加载技术能够获取服役条件下材料的内部应力、应变分布及微观织构的演化等信息，可实现对服役条件下材料的宏观性能和微观结构变化的联合研究。欧美国家实验室皆将中子散射应力测量技术列为材料工程研究的重点，同时利用力-热耦合加载等原位测量技术为各种微、介观力学模型提供必要的实验数据，帮助建立材料损伤的新判据，为材料的服役安全性和可靠性提供准确的评估。但由于国内中子散射技术处于起步阶段，鲜有适合中子散射分析环境的力学加载装置，因此研究用于中子散射分析的材料力学性能原位测试仪器具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于中子散射分析的材料力学性能原位测试仪器，解决了现有材料性能测试仪器不能在中子散射分析环境下进行材料力学性能原位测试的问题，且在一定程度上填补了现有技术的空白。本发明可以实现在中子散射分析环境下对试件同时进行拉/压和扭转，并且采用电阻丝加热片对试件进行加热，最高可达1100℃。本发明滚珠丝杠和扭转轴在同一轴线上，即拉伸轴和扭转轴同轴，消除了传统拉扭力学加载装置的由于拉伸扭转不在同一轴线上产生的弯矩，使测试结果更加准确。本发明采用双向拉扭，运用双向同步运动方式，保证试样在拉扭过程中，中子束流照射区域不发生偏移。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

用于中子散射分析的材料力学性能原位测试仪器，包括底座1、加载模块2、高温腔支撑座3、扭转模块4、拉伸模块5、导轨滑块模块6、位移测量模块7、同步带模块8、拉扭传感器9、扭转角度测量模块10，所述加载模块2通过电阻丝加热片223对试件209进行加热，并通过高温腔支撑座3与底座1固连；所述扭转模块4、拉伸模块5通过拉扭传感器9、夹具体201对试件209进行力学加载，所述扭转模块4固定在丝杠螺母座501上，所述拉伸模块5通过滑块602固定在导轨滑块模块6上，所述导轨滑块模块6固定在底座1上；所述同步带模块8带动拉伸模块5的滚珠丝杠503转动，并固定在底座1上；所述位移测量模块7固定在导轨定位块601上；所述拉扭传感器9一端与轴连接法兰410相连，另一端与夹具体201相连；所述扭转角度测量模块10固定在轴承座412上。