[发明专利]一种高应变率加载模式下材料瞬态位错密度的表征方法

权利要求书

1.一种高应变率加载模式下材料瞬态位错密度的表征方法，其步骤包括：

1)将单晶材料样品安装在高应变率动态加载装置的样品夹持区上；

2)搭建X射线衍射装置，所述X射线衍射装置包括依次沿光路放置的X射线源、白光快门、狭缝、小孔、挡光器与X射线探测器；其中，所述单晶材料样品位于所述小孔与所述挡光器之间，所述单晶材料样品表面与入射的X射线垂直；

3)建立一时序控制系统并分别与所述高应变率动态加载装置、所述X射线衍射装置连接；其中，所述时序控制系统包括两台数字延迟触发器、应变片、超动态应变仪与电磁阀；第一台数字延迟触发器分别连接并控制所述电磁阀、白光快门；所述应变片粘贴在所述高应变率动态加载装置上，用于触发所述X射线探测器，所述应变片连接所述超动态应变仪，所述超动态应变仪连接并控制第二台数字延迟触发器，第二台数字延迟触发器连接并控制所述X射线探测器；

4)第一台数字延迟触发器在T_-2时刻触发所述电磁阀控制所述高应变率动态加载装置发射投射物进而产生应力波，从而向所述单晶材料样品加载应力，然后经过设定时长t1在T_-1时刻控制所述白光快门开启，X射线通过所述白光快门；在应力波到达所述应变片，所述应变片产生的信号传输至所述超动态应变仪，处理后产生应变波信号，触发第二台数字延迟触发器；第二台数字延迟触发器T₀时刻收到应变波信号后延迟设定时长t2，在T₁时刻产生触发信号给所述X射线探测器，使其触发并进行曝光记录瞬态衍射信号；

5)计算所述瞬态衍射信号的半高全宽Δθ，并将其带入到公式得到所述单晶材料样品在高应变率加载模式下的GND型位错密度ρ_GND；其中，b为伯格斯矢量，L为所述单晶材料样品的经X射线探测到的晶粒尺寸。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据应力波到达所述应变片的时间与所述白光快门开启的延迟时间一致确定所述设定时长t1。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述白光快门的开启时间设定为500ms，根据应变波从应变片到样品的传播时间加上想要观察应变波加载样品的时刻设定延迟设定时长t2。

4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述高应变率动态加载装置为霍普金森拉杆、霍普金森压杆、霍普金森扭杆或气炮。

5.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述小孔为单晶钨小孔，用于限制入射X射线的光斑大小。

6.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，步骤4)中，采集所述瞬态衍射信号的同时，通过所述高应变率动态加载装置上设置的其他应变片采集所述单晶材料样品在高应变率加载模式下的应变波信息。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过从所述高应变率动态加载装置上采集的应变波信息计算得到应变、应力以及应变率随时间的变化曲线；结合应变、应力以及应变率随时间的变化曲线确定瞬态衍射信号采集时刻的应力、应变与应变率。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述X射线源为同步辐射X射线源。