用于原位与光学监测与同步辐射的高温加热腔制造技术

本发明专利技术涉及一种用于原位与光学监测与同步辐射的高温加热腔，属于材料高温力学性能测试领域。由复合腔体单元、高温加载单元、温度检测单元、原位监测单元和窗口冷却单元组成。本发明专利技术通过环形包络式共焦卤素灯加热组件实现高温加载，同时通过共焦热电偶组件实现服役温度检测。采用沉陷式光学成像设计实现对被加热样品的形貌监测，并通过集成薄壁铝板和电动转位机构，实现被加热样品的原位同步辐射标准。与此同时，通过集成真空（气氛）组件和力学加载端口，本发明专利技术亦可构建具有真空或惰性气体环境的腔体环境，可为材料在高温服役状态下的力学性能测试提供有效工具。

High temperature heating chamber for in situ and optical monitoring and synchrotron radiation

The invention relates to a high temperature heating cavity used for in situ and optical monitoring and synchronous radiation, belonging to the field of testing the mechanical properties of materials at high temperature. It consists of a composite cavity unit, a high temperature loading unit, a temperature detection unit, an in-situ monitoring unit and a window cooling unit. The invention realizes high temperature loading through the annular envelope type confocal halogen lamp heating component, and realizes the service temperature detection through the confocal thermocouple component. The imaging of the heated sample was monitored by the sinking optical imaging design, and the in situ synchrotron radiation standard of the heated sample was realized by integrating the thin aluminum plate and the electric rotary mechanism. At the same time, through the integration of vacuum (atmosphere) components and mechanical loading port, the invention can construct cavity environment with vacuum or inert gas environment, which can provide an effective tool for materials testing mechanical properties under high temperature.

【技术实现步骤摘要】
用于原位与光学监测与同步辐射的高温加热腔
本专利技术涉及材料高温力学性能测试领域，特别涉及一种材料微观力学性能原位测试领域，尤指一种用于原位与光学监测与同步辐射的高温加热腔。是一种集成高分辨率光学成像和同步辐射分析功能的高温环境加载装置。可在高真空度或惰性气体保护环境下对材料进行高温加载与温度检测，通过光学成像和同步辐射分析的同时表征，可建立材料微结构演化行为和高温环境间的相关性，为深入理解材料高温服役性能提供测试装备。
技术介绍
力热耦合材料力学测试是获取结构材料高温服役性能的直接手段。在航空发动机和核电装置等领域，涡轮叶片（如镍基单晶高温合金）和核电材料（如铅基反应堆流道）常工作在高温重载的服役工况下。如何实现高温温度场的均布加载和受热结构件的高精度温度检测是开发力热耦合高温加载系统的关键，亦是评估材料基本高温力学性能（蠕变特性、应力松弛特性和高温疲劳特性等）和服役安全性的关键。以立方式、圆柱式、球状式等腔体式布局的高温加载系统（装置）是力热耦合测量技术中较为常见的装置。而在超高温加载系统中，考虑到腔体内残余空气会导致被测样品表层发生氧化，从而导致测试对象产生氧化层异质结构，进而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于原位与光学监测与同步辐射的高温加热腔，其特征在于：包括复合腔体单元、高温加载单元、温度检测单元、原位监测单元和窗口冷却单元，其中，复合腔体单的加热灯端盖（2）、热电偶端盖（10）和光学组件端盖（7）分别与高温加载单元中的卤素加热灯（1）、温度检测单元中的热电偶端子（9）和原位监测单元中的光学成像组件（5）刚性连接；原位监测单元中的薄壁铝板（15）通过密封胶圈固定安装于加热腔中层固定端（14）和加热腔下层固定端（18）之间，且从动盘式齿轮（19）通过盘面螺栓刚性连接于加热腔下层固定端（18）断面的螺纹内孔处；窗口冷却单元中的石英观测窗（12）、力学加载端口（17）和真空气氛端口（23）分...

【技术特征摘要】
1.一种用于原位与光学监测与同步辐射的高温加热腔，其特征在于：包括复合腔体单元、高温加载单元、温度检测单元、原位监测单元和窗口冷却单元，其中，复合腔体单的加热灯端盖（2）、热电偶端盖（10）和光学组件端盖（7）分别与高温加载单元中的卤素加热灯（1）、温度检测单元中的热电偶端子（9）和原位监测单元中的光学成像组件（5）刚性连接；原位监测单元中的薄壁铝板（15）通过密封胶圈固定安装于加热腔中层固定端（14）和加热腔下层固定端（18）之间，且从动盘式齿轮（19）通过盘面螺栓刚性连接于加热腔下层固定端（18）断面的螺纹内孔处；窗口冷却单元中的石英观测窗（12）、力学加载端口（17）和真空气氛端口（23）分别通过窗体、端口端盖与复合腔体单元的加热腔中层固定端（14）、加热腔下层固定端（18）和原位监测单元中的薄壁铝板（15）刚性固连。2.根据权利要求1所述的用于原位与光学监测与同步辐射的高温加热腔，其特征在于：所述的复合腔体单元是：加热腔移动端（4）、加热腔中层固定端（14）和加热腔下层固定端（18）为球状结构的不同部分，其剖面内嵌有绝热材料，各部分腔体外缘处具有环形凹槽，内填充密封垫圈，实现球形加热腔体的真空密封；加热腔下层合页（25）通过合页锁紧螺母（27）与加热腔上层合页（26）相连组成合页子单元，控制加热腔移动端（4）的开合。3.根据权利要求1所述的用于原位与光学监测与同步辐射的高温加热腔，其特征在于：所述的高温加载单元是：卤素加热灯（1）通过加热灯端盖连接螺栓（3）与加热灯端盖（2）固定连接，加热灯端盖（2）处设有环形凹槽结构，通过环形密封垫圈与加热腔移动端（4）和加热腔下层固定端（18）紧密贴合，实现高温加载单元处的真空密封防护。4.根据权利要求1所述的用于原位与光学监测与同步辐射的高温加热腔，其特征在于：所述的温度检测单元是：热电偶端盖（10）通过环形密封垫圈与加热腔移动端（4）和加热腔下层固定端（18）紧密贴合，八组热电偶端子（9）呈球面包络式均匀分布。5.根据权利要求1所述的用于原位与光学监测与同步辐射的高温加热腔，其特征在于：所述的窗口冷却单元是：四组石英观测窗（12）对称安装于加热腔移动端（4）和加热腔下层固定端（18），力学加载端口（17）外接材料力学性能测试的夹持机构或传动单元，为高温力学性能试验提供预留开放式端口；两组相对真空气氛端口（23）外接真空泵，构建腔体内的低气压环境，或向腔体内填充惰性保护气体，从而构建材料力学性能测试的惰性气氛环境；冷却流道入口（11）、冷却流道出口（13）、力学加载水冷进口（16）和力学加载水冷出口（21）通过柔性耐高温软管连接，对复合腔体单元外壁的冷却。6.根据权利要求1所述的用于原位与光学监测与同步辐射的高温加热腔，其特征在于：所述的高温加载单元和温度检测单元中的卤素加热灯（1）和热电偶端子（9）为八组，呈球面包络式...

【专利技术属性】
技术研发人员：马志超，赵宏伟，任露泉，杜希杰，马筱溪，蒋东颖，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22