本发明专利技术提供了一种用于中子衍射测量的原位感应加热装置，装置的高温加载引入感应加热技术，可实现在中子衍射实验中对样品进行开放式高温加载和样品应变的直接精确测量。感应线圈的开放式加热结构，基本能实现全角度范围测量中子的无阻碍透过，允许用于应变测量高温引伸计对样品进行接触式直接测量，满足中子测量过程中加载应变数据的可靠性和有效性，同时保证了装置自身、样品和引伸计的装卸简便性。配合中子衍射应力谱仪和力学加载装置使用，本发明专利技术可完成金属材料在高温、力加载条件下的中子应力分布测量，为揭示材料的力学特性和损伤、断裂机制研究提供了测试手段。
【技术实现步骤摘要】
一种用于中子衍射测量的原位感应加热装置
本专利技术涉及中子衍射应力测量应用中的一种中子衍射原位环境加载装置，具体涉及一种用于中子衍射测量的原位感应加热装置。
技术介绍
航空机翼、发动机、高铁轨道等部件的应力分布测量可有效评估材料使用寿命、加工工艺优劣等信息。原位加载装置可模拟使役条件、加工环境，配合中子衍射应力测量谱仪使用，可完成材料或部件在不同环境下的应力分布测量。为获得高精度、高质量的测量数据，原位加载装置需要对被测材料的应变进行精确加载，需要使用引伸计进行应变测量。由于原位加热装置受样品台、束流高度等限制，与常规力学实验机上的加热装置比较，原位装置要求尺寸小、操作便利性高，引入用于应变测量的引伸计无法安装或安装复杂的问题，样品的变形测量只能通过驱动电机端间接获得。如，技术专利(CN203132925U)的公开了一种用于中子衍射技术的原位应力-温度加载装置、技术专利(CN207423647U)公开了一种变温拉扭复合载荷材料力学性能原位测试装置，二者均没有应变直接测量功能，同时此类开设中子窗口的封闭式炉体结构，也存在部分角度范围束流遮挡、装卸样品操作复杂的问题；专利号为ZL201720225423.2的专利公开了一种用于中子衍射的原位加热装置，其提出了一种利用引伸计进行应变测量的原位温度加载装置结构设计，该专利技术的加热装置属于开放式加热结构，操作较为简单，但上下加热板的结构使得样品除上下两面其余四面均暴露在大气中，漏热严重，难以达到800℃以上的高温加载要求；专利(CN108333201B)公开了一种原位中子衍射应力及织构复合测试方法的相关缺陷采用缠绕样品上的感应线圈对样品加热，由于线圈结构使得无法使用常规接触式引伸计，而选用了视频引伸计，但视频引伸计对应用场合光线有较高要求，中子衍射测量现场并非常规实验室条件，在光线条件较差的中子衍射测量现场使用视频引伸计测量会出现应变跟踪失败或测量误差大的问题，采用接触式引伸计才能保证测量精度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种用于中子衍射测量的原位感应加热装置，该装置配合中子衍射应力谱仪和力学加载设备使用，实现在中子衍射实验中对样品进行原位高温加载和样品应变的接触式精确测量。本专利技术的用于中子衍射测量的原位感应加热装置，其特征在于，所述的装置包括感应加热线圈、高频电源、冷水循环机、红外测温传感器、温控仪、线圈支架、高温引伸计、样品夹具A、样品夹具B。所述的感应加热线圈由中空的铜管绕制成圆柱状，轴向为竖直方向，线圈匝数为偶数，中间两匝的间隔距离大于中子束斑尺寸。其连接关系是：所述的感应加热线圈的两端与高频电源的电流输出端连接，高频电源的冷却回路接口通过水管与冷水循环机连接，高频电源的控制信号输入端与温控仪的控制信号输出端通过电缆连接。温控仪的温度信号输入端与红外测温传感器通过电缆连接。感应加热线圈固定安装在线圈支架上，使样品横放在中间两匝的间隔中。线圈支架固定在外部的力学实验机上。样品夹具A、样品夹具B安装在外部的力学实验机的左、右加载杆上，样品的两端分别安装在样品夹具A、样品夹具B上。高温引伸计固定在外部的力学实验机上，高温引伸计的支脚穿过感应加热线圈的上部线圈接触到样品的标距段上。红外测温传感器固定在力学实验机上，使红外测温传感器的测温点处于样品中心，红外测温传感器与样品间无障碍物遮挡。。所述的感应加热线圈的两个连接接口位于感应加热线圈的下部。所述的样品夹具A、样品夹具B采用高温合金材料制作。本专利技术的工作过程为：高频电源输出一定大小的高频电流到感应线圈，线圈内部产生交变磁场，处于线圈内部的金属样品在此交变磁场环境下产生涡流，最终达到自加热的效果。根据不同的加热需求，温控器通过调节高频电源的输出功率，改变磁场变化速率，最终实现对加载温度的精确调控。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的一种用于中子衍射测量的原位感应加热装置，具有加载温度高、操作简单、升温速率快的特点。装置采用感应加热技术，利用金属样品在交变磁场中的涡流对自身进行加热，可使金属样品快速升至1000℃以上的高温段。感应线圈的开放式加热结构，基本能实现全角度范围测量中子的无阻碍透过，允许应变测量高温引伸计对样品进行接触式直接测量，满足中子测量过程中应变加载数据的可靠性和有效性，同时保证了装置自身、样品和引伸计的装卸简便性。附图说明图1为本专利技术用于中子衍射测量的原位感应加热装置的系统构成示意图；图2为本专利技术左视示意图；图3为本专利技术电气连接示意图；图中，1.感应加热线圈2.高频电源3.冷水循环机4.红外测温传感器5.温控仪6.线圈支架7.高温引伸计8.样品夹具A9.样品夹具B具体实施方式下面结合附图进一步说明本专利技术的详细内容。图1、图2、图3分别为本专利技术用于中子衍射测量的原位感应加热装置的系统构成示意图、左视示意图、电气连接示意图，所述的装置包括感应加热线圈1、高频电源2、冷水循环机3、红外测温传感器4、温控仪5、线圈支架6、高温引伸计7、样品夹具A8、样品夹具B9。所述的感应加热线圈1由中空的铜管绕制成圆柱状，轴向为竖直方向，线圈匝数为偶数，中间两匝的间隔距离大于中子束斑尺寸。其连接关系是：所述的感应加热线圈1的两端与高频电源2的电流输出端连接。高频电源2的冷却回路接口通过水管与冷水循环机3连接，高频电源2的控制信号输入端与温控仪5的控制信号输出端通过电缆连接。温控仪5的温度信号输入端与红外测温传感器4通过电缆连接。感应加热线圈1固定安装在线圈支架6上，使样品横放在中间两匝的间隔中。线圈支架6固定在外部的力学实验机上。样品夹具A8、样品夹具B9安装在外部的力学实验机的左、右加载杆上，样品的两端分别安装在样品夹具A8、样品夹具B9上。高温引伸计7固定在外部的力学实验机上，高温引伸计7的支脚穿过感应加热线圈1的上部线圈接触到样品的标距段上。红外测温传感器4固定在力学实验机上，使红外测温传感器4的测温点处于样品中心，红外测温传感器4与样品间无障碍物遮挡。所述的感应加热线圈1的两个连接接口位于感应加热线圈的下部。所述的样品夹具A8、样品夹具B9采用高温合金材料制作。本专利技术可配合中子应力谱仪和原位力学加载设备使用，对样品进行1000℃的高温加载和样品应变的接触式精确测量。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于中子衍射测量的原位感应加热装置，其特征在于，所述的装置包括感应加热线圈(1)、高频电源(2)、冷水循环机(3)、红外测温传感器(4)、温控仪(5)、线圈支架(6)、高温引伸计(7)、样品夹具A(8)、样品夹具B(9)；所述的感应加热线圈(1)由中空的铜管绕制成圆柱状，轴向为竖直方向，线圈匝数为偶数，中间两匝的间隔距离大于中子束斑尺寸；/n其连接关系是：所述的感应加热线圈(1)的两端与高频电源(2)的电流输出端连接，高频电源(2)的冷却回路接口通过水管与冷水循环机(3)连接，高频电源(2)的控制信号输入端与温控仪(5)的控制信号输出端通过电缆连接；温控仪(5)的温度信号输入端与红外测温传感器(4)通过电缆连接；感应加热线圈(1)固定安装在线圈支架(6)上，使样品横放在中间两匝的间隔中；线圈支架(6)固定在外部的力学实验机上；样品夹具A(8)、样品夹具B(9)安装在外部的力学实验机的左、右加载杆上，样品的两端分别安装在样品夹具A(8)、样品夹具B(9)上；高温引伸计(7)固定在外部的力学实验机上，高温引伸计(7)的支脚穿过感应加热线圈(1)的上部线圈接触到样品的标距段上；红外测温传感器(4)固定在力学实验机上，使红外测温传感器(4)的测温点处于样品中心，红外测温传感器(4)与样品间无障碍物遮挡。/n...
【技术特征摘要】
1.一种用于中子衍射测量的原位感应加热装置，其特征在于，所述的装置包括感应加热线圈(1)、高频电源(2)、冷水循环机(3)、红外测温传感器(4)、温控仪(5)、线圈支架(6)、高温引伸计(7)、样品夹具A(8)、样品夹具B(9)；所述的感应加热线圈(1)由中空的铜管绕制成圆柱状，轴向为竖直方向，线圈匝数为偶数，中间两匝的间隔距离大于中子束斑尺寸；
其连接关系是：所述的感应加热线圈(1)的两端与高频电源(2)的电流输出端连接，高频电源(2)的冷却回路接口通过水管与冷水循环机(3)连接，高频电源(2)的控制信号输入端与温控仪(5)的控制信号输出端通过电缆连接；温控仪(5)的温度信号输入端与红外测温传感器(4)通过电缆连接；感应加热线圈(1)固定安装在线圈支架(6)上，使样品横放在中间两匝的间隔中；线圈支架(6...
【专利技术属性】
技术研发人员：庞蓓蓓，杨钊龙，潘建，王虹，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院核物理与化学研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51
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