一种飞行器小试样X射线层析成像原位测试装置制造方法及图纸

一种小试样X射线层析成像原位测试装置，以同步辐射X射线层析成像系统和工业CT为基础，通过设计高温盐浴环境室、加热冷凝系统和试样加载装夹系统，实现了应力、温度、高盐度耦合环境作用下小试样三维原位动态表征测量，同时由于同步辐射X射线层析成像大科学装置具有微米至纳米量级的空间分辨率。

【技术实现步骤摘要】
一种飞行器小试样X射线层析成像原位测试装置
本技术涉及可靠性试验测试技术，特别是一种飞行器小试样X射线层析成像原位测试装置。
技术介绍
运载火箭、军用卫星、各型导弹等飞行器已应用大量微型智能器件，在研制、生产、服役过程中其质量检测、故障分析、精准修复等对高精度三维无损检测技术提出了很高的要求，同时在应力、温度、高盐度等环境耦合作用下微型智能器件会出现局部锈蚀、裂纹萌生等环境敏感失效现象，亟需一种可用于多环境条件下的高精度无损检测技术和仪器设备。另一方面，复杂海况、临近空间等极端环境条件下飞行器构件材料如铝合金、不锈钢、高强钢、复合材料等易发生失效断裂，如应力腐蚀、氢脆、疲劳等，而这些失效断裂的微观机制特别是三维原位动态过程尚不清楚，从微尺度原位解析工程材料的失效机理也需要一种原位测试技术。目前，X射线层析成像原位表征技术已应用于室温单轴拉伸、高温熔铸等领域，所采用的实验测试系统包括基于同步辐射X射线层析成像大科学装置或工业CT的微型拉伸机、视窗高温炉等，但还难以实现应力、温度、高盐度耦合环境作用下飞行器小试样三维原位表征测量。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本技术提供一种可在应力、温度、高盐度耦合环境作用下小型金属与非金属试样三维原位动态测试和飞行器微型智能器件缺陷高精度测量的技术，解决现有小试样原位测试系统不能在高温应力熔盐耦合环境作用下三维成像及结构复杂、操作不便的不足。以同步辐射X射线层析成像系统和工业CT为基础，通过设计高温盐浴环境室、加热冷凝系统和试样加载装夹系统，实现了应力、温度、高盐度耦合环境作用下小试样三维原位动态表征测量，同时由于同步辐射X射线层析成像大科学装置具有微米至纳米量级的空间分辨率，本专利所述测试技术能够实现对飞行器微型智能器件缺陷高精度检测和故障精准分析定位。该装置所采用的技术方案是：飞行器小试样X射线层析成像原位测试装置包括与同步辐射X射线层析成像大科学装置或工业CT旋转台通过紧固螺栓相连的加载系统、控温系统、冷凝系统、样品装夹系统和盐浴环境室。所述加载系统由固定板、固定杆、弹簧、螺母和施力杆组成，其中上施力杆由螺纹部分和光滑部分组成，螺纹部分与螺母连接，通过旋扭螺母压缩弹簧使上施力杆产生向上的拉力，光滑部分与固定杆相连，以避免旋扭螺母时施力杆发生转动，而下施力杆与固定板连接，起固定作用；所述控温系统由电阻加热线圈、温度控制器和温度计组成，通过温度控制器预设实验温度以控制与220V市电连接的电阻加热线圈，使温度保持在实验设定值，其中温度计起校准作用；所述冷凝系统由冷凝管、进水管和出水管组成，位于冷凝管下方的进水管与室温自来水水龙头相连，位于冷凝管上方的出水管与实验室排水系统相连，以保证室温自来水使高温蒸发的盐浴蒸汽冷凝回流至盐浴溶液；所述样品装夹系统由施力杆和小试样样品组成，其中施力杆与小试样样品通过螺纹紧固连接；所述盐浴环境室由圆形环境腔和橡胶塞组成，其中圆形环境腔由耐高温玻璃制成，而圆形环境腔与施力杆、温度计之间的缝隙由橡胶塞密封。与现有技术相比，本申请具有如下显著进步：实现了应力、温度、高盐度耦合环境作用下小型金属与非金属试样X射线三维原位动态测试和飞行器微型智能器件缺陷高精度测量，所施加应力、温度、盐度可调节，最大载荷达180N，温度范围为室温至200℃，最大盐度值为各温度所对应的饱和盐度值；所测小试样可为圆棒型、棱柱型、片状等微型智能器件和光滑、缺口金属与非金属试样，能够满足复杂环境下不同形状飞行器器件故障精准检测与小试样微区三维形貌动态原位表征。本专利所述测试系统制造成本低，结构原理简单，小型便携，易操作，安全可靠，具有很大的推广性和普适性。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是飞行器小试样X射线层析成像原位测试装置示意图图2是飞行器小试样X射线层析成像原位测试技术原理图具体实施方式下面结合实施例对本技术进行进一步说明。实施例1如图1-2所示，一种飞行器小试样X射线层析成像原位测试装置，包括与同步辐射X射线层析成像大科学装置或工业CT旋转台8通过紧固螺栓6相连的加载系统、控温系统、冷凝系统、样品装夹系统和盐浴环境腔3，其特征在于，所述加载系统由固定板7、固定杆11、弹簧12、螺母13和施力杆组成，所述施力杆分为上施力杆21和下施力杆22，上下施力杆之间装夹试样16，其中上施力杆21由螺纹部分和光滑部分组成，螺纹部分与螺母13连接，通过旋扭螺母压缩弹簧使上施力杆21产生向上的拉力，光滑部分与固定杆11相连，以避免旋扭螺母时施力杆发生转动，而下施力杆22与固定板7连接，起固定作用；所述控温系统由电阻加热线圈4、温度控制器5和温度计10组成，温度计10置于盐浴环境腔3内，通过温度控制器预设实验温度以控制与220V市电连接的电阻加热线圈，使温度保持在实验设定值，所述冷凝系统由冷凝管1、进水管2和出水管23组成，位于冷凝管下方的进水管2与室温自来水水龙头相连，位于冷凝管上方的出水管23与实验室排水系统相连，以保证室温自来水使高温蒸发的盐浴蒸汽冷凝回流至盐浴溶液。所述样品装夹系统由施力杆和小试样样品组成，其中施力杆与小试样样品通过螺纹紧固连接。所述盐浴环境腔3由圆形环境腔和橡胶塞15组成，其中圆形环境腔由耐高温玻璃制成，而圆形环境腔与施力杆、温度计之间的缝隙由橡胶塞密封。本原位测试装置的实施方法如下：1)将小试样16装夹在下施力杆上，下施力杆连接橡胶塞密封盐浴环境腔，并固定在与同步辐射X射线成像大科学装置或工业CT旋转台相连的固定板上；2)将上施力杆与小试样装夹连接，上施力杆连接橡胶塞密封盐浴环境腔，上施力杆通过固定杆与盐浴环境腔连接而避免转动；3)将弹簧套入上施力杆，将螺母旋进上施力杆并预压缩弹簧；4)注入配制的盐浴溶液；5)将温度计置入盐浴溶液并与橡胶塞连接密封盐浴环境腔；6)将冷凝管下部的进水管连接室温自来水水龙头，冷凝管上部的出水管连接实验室排水系统并持续通入室温自来水冷却；7)通过温度控制器将温度值设定为实验温度并启动加热程序；8)当盐浴环境腔内盐浴溶液的温度恒定在实验温度时，旋钮螺母压缩弹簧开始加载，弹簧受压缩的变形量所等效的载荷即为所施加载荷；9)在实验设定应力、温度、盐度耦合环境作用下，同步辐射X射线层析成像大科学装置或工业CT开启工作，即一束X射线透过盐浴环境作用下受恒载荷的0°至180°旋转小试样，每旋进一定角度CCD相机17采集记录一帧投影图18，旋转180°即记录一组投影图18，经商用软件对小试样微区进行三维重构而得到小试样三维结构形貌19，由此完成一次小试样X射线层析成像测试。10)按以上方式，多次重复X射线层析成像测试，即可表征恒温恒盐度恒载荷环境作用下飞行器小试样微区三维形貌原位演化过程及多环境耦合作用机制，同时可旋钮螺母施加步进载荷，表征随载荷变化飞行器小试样微区三维形貌原位演化过程及应力作用机制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞行器小试样X射线层析成像原位测试装置，包括与同步辐射X射线层析成像大科学装置或工业CT旋转台(8)通过紧固螺栓(6)相连的加载系统、控温系统、冷凝系统、样品装夹系统和盐浴环境腔(3)，其特征在于，所述加载系统由固定板(7)、固定杆(11)、弹簧(12)、螺母(13)和施力杆组成，所述施力杆分为上施力杆(21)和下施力杆(22)，上下施力杆之间装夹试样(16)，其中上施力杆(21)由螺纹部分和光滑部分组成，螺纹部分与螺母(13)连接，通过旋扭螺母压缩弹簧使上施力杆(21)产生向上的拉力，光滑部分与固定杆(11)相连，以避免旋扭螺母时施力杆发生转动，而下施力杆(22)与固定板(7)连接，起固定作用；所述控温系统由电阻加热线圈(4)、温度控制器(5)和温度计(10)组成，温度计(10)置于盐浴环境腔(3)内，所述冷凝系统由冷凝管(1)、进水管(2)和出水管(23)组成，位于冷凝管下方的进水管(2)与室温自来水水龙头相连，位于冷凝管上方的出水管(23)与实验室排水系统相连，所述盐浴环境腔(3)由圆形环境腔和橡胶塞(15)组成，其中圆形环境腔由耐高温玻璃制成，而圆形环境腔与施力杆、温度计之间的缝隙由橡胶塞密封。...

【技术特征摘要】
1.一种飞行器小试样X射线层析成像原位测试装置，包括与同步辐射X射线层析成像大科学装置或工业CT旋转台(8)通过紧固螺栓(6)相连的加载系统、控温系统、冷凝系统、样品装夹系统和盐浴环境腔(3)，其特征在于，所述加载系统由固定板(7)、固定杆(11)、弹簧(12)、螺母(13)和施力杆组成，所述施力杆分为上施力杆(21)和下施力杆(22)，上下施力杆之间装夹试样(16)，其中上施力杆(21)由螺纹部分和光滑部分组成，螺纹部分与螺母(13)连接，通过旋扭螺母压缩弹簧使上施力杆(21)产生向上的拉力，光滑部分与固定杆(11)相连，以避免旋扭螺母时施力杆发生转动，而下施力杆(22)与固定板(7...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱龙奎，胡恩来，刘佩风，王龙，胡彦平，宫晓春，陈津虎，褚亮，赵薇，唐保强，
申请(专利权)人：北京强度环境研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11