[发明专利]一种具有宽温域特征的材料组织性能原位检测设备

说明书

本发明提供一种具有宽温域特征的材料组织性能原位检测设备，属于材料组织性能检测技术领域。该设备包括宽温域环境舱及控制系统、变形加载控制系统、气氛保护系统、动态补偿显微观察系统，宽温域环境舱置于变形加载系统中，宽温域环境舱连接气氛保护系统，动态补偿显微观察系统水平正对宽温域环境舱。该设备能够在‑100℃～1000℃范围内开展拉伸、压缩、短期高温蠕变和疲劳性能检测，且能够在性能检测的同时，通过动态补偿显微观察系统原位观察并记录材料表面有关组织转变、显微滑移开动和裂纹扩展等微观特征。

技术领域

本发明涉及材料组织性能检测技术领域，特别是指一种具有宽温域特征的材料组织性能原位检测设备。

背景技术

新材料的研发核心在于准确判定影响材料服役性能的关键特征参数，如晶粒尺寸、相结构及含量等，然后才能通过优化合金成分、调整相结构和组织特征等手段实现性能的突破。受结构设计方面的制约，目前力学性能检测设备仅具备单一的高温检测能力或者低温检测能力，难以在时间和空间上实现宽温域范围内组织性能的同步检测。航空航天器及高低温压力容器等极端环境所用装备的材料性能水平不但是我国科学技术能力的重要体现，也在国防能力建设方面具有重要的作用，因此研发一种具有宽温域特征的材料组织性能原位检测设备，对推动相关领域所用材料的发展具有重要意义。

发明内容

本发明提供一种具有宽温域特征的材料组织性能原位检测设备，主要解决的技术问题是实现-100℃～1000℃宽温域范围内材料变形过程的组织性能原位表征和检测，为航空航天和超低温压力环境所用材料的研发提供一种高效的研究手段。

该设备包括宽温域环境舱及控制系统、变形加载控制系统、气氛保护系统、动态补偿显微观察系统。宽温域环境舱及控制系统包括环境舱盖、宽温域环境舱、加热元件密封套、高温密封引伸计、环境舱调节平台支撑架、环境舱调节平台驱动电机、密封滑动套筒、冷却铜丝束、循环水路、环境舱口、冷却端子、短波红外加热管、真空泵抽气接口、滑动套筒密封件、高温密封引伸计接口、试样夹头、滑动套筒真空筒壁、滑动套筒密封槽、夹头卡位件、冷却端子侧滑块、侧滑块弹簧、液氮罐、液氮罐调节支架和单向阀放气接口；变形加载控制系统包括双向螺杆、上移动横梁、上加载轴、下加载轴、下移动横梁、支撑柱和双向螺杆驱动电机；气氛保护系统包括抽气电磁阀、分子泵、放气电磁阀、高纯氩气、单向气阀、舱内恒压控制仪表；动态补偿显微观测系统包括环境舱调节平台、显微镜和移动滑台；

四根支撑柱安装在设备底座上，设备底座内安装双向螺杆驱动电机，双向螺杆驱动电机上部通过传动机构连接两根双向螺杆，两根双向螺杆向上依次穿过下移动横梁和上移动横梁，上移动横梁中间位置设置上加载轴，下移动横梁中间位置设置下加载轴，上加载轴和下加载轴之间设置宽温域环境舱，且上加载轴和下加载轴插入宽温域环境舱内，宽温域环境舱正面设置环境舱盖，宽温域环境舱的舱壁内部设计循环水路，宽温域环境舱右侧高温密封引伸计接口，短波红外加热管插入宽温域环境舱内部，其外露部分通过加热元件密封套固定在宽温域环境舱外壁上，宽温域环境舱顶部舱壁上设置单向阀放气接口和真空泵抽气接口，宽温域环境舱通过真空泵抽气接口外接分子泵，宽温域环境舱和分子泵之间设置抽气电磁阀，宽温域环境舱连接舱内恒压控制仪表，宽温域环境舱和外接的高纯氩气之间设置放气电磁阀，宽温域环境舱直接向外排气的管路上设置单向气阀；宽温域环境舱后壁的通孔内安装密封滑动套筒，并通过滑动套用密封件实现滑动密封，密封滑动套筒内插入冷却铜丝束，冷却铜丝束两端分别连接液氮罐和冷却端子，液氮罐安装在液氮罐调节支架上，冷却端子外部为环境舱口，环境舱口内设置两个用于夹持试样的试样夹头，试样夹头连接夹头卡位件，两根试样夹头分别安装在上加载轴和下加载轴的端部，宽温域环境舱安装在环境舱调节平台上，环境舱调节平台水平连接在支撑柱上，环境舱调节平台安装在环境舱调节平台支撑架上，环境舱调节平台支撑架由环境舱调节平台驱动电机驱动，环境舱调节平台上安装移动滑台，显微镜安装在移动滑台上，显微镜通过环境舱盖上的高温观察窗口进行原位观测。

其中，由高温密封引伸计接口插入高温密封引伸计。

宽温域环境舱内壁镀有反射涂层。