【技术实现步骤摘要】
高能同步辐射光源适用的材料变形原位实验装置及方法
[0001]本专利技术属于材料变形原位检测表征
，具体涉及高能同步辐射光源适用的材料变形原位实验装置及方法，该装置采用数字图像相关技术。
技术介绍
[0002]材料在加工过程或是制成零部件后的服役过程中都要受到外力的作用。从金属材料遗传特性的角度来说，在原始材料制备过程结束后，金属形变加工后的组织结构是直接影响金属材料最终使用性能的重要因素。材料形变会带来晶体择优取向、晶粒形态转变、晶界结构转变、诱导相变、应力应变状态等多种组织结构的改变。这些变化影响着多晶体金属材料后续的性能，如力学性能、加工性、磁性能、弹性模量等。因此在加工过程下以及在接近使用条件下对材料的组织结构演变进行原位研究已成为深入探究材料组织演变及最终性能之间关系的必由之路。
[0003]传统研究方法多在加工过程后对材料进行组织结构表征。由于这种手法只能够反映材料形变后的静态结构，对研究材料组织的动态演变有很大局限性。利用同步辐射技术对金属工程材料在原位变形状态下进行组织结构的表征已经成为材料学领...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高能同步辐射光源适用的材料变形原位实验装置，其特征在于，所述装置包括：拉/压
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扭复合加载系统：用于对试样进行实验所需的常温/高温下的拉伸、扭转、压缩试验，通过所述拉/压
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扭复合加载系统能够得到试样的拉压载荷和轴向相对位移曲线；环境温度系统：对所述试样进行恒定速率加热以及控温，并根据实验所需的冷却速度进行冷却，测量试样表面温度，生成温度时间曲线；长焦可见光CCD实时监控系统：用于在拉/压
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扭的实验过程中观测所述试样在不同拉压加载时刻下的形貌状态；真空和气氛环境控制系统：提供真空和气氛环境，用于在测试过程中保护金属样品不被氧化，且防止除试样外的其它分子散射X射线影响实验结果；实验位移调整系统：用于将试样中心调整到光路上，并对整个拉/压
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扭复合加载系统进行四维调整；用于保证拉/压
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扭复合加载系统水平及竖直方向位置的调整；通过所述拉/压
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扭复合加载系统、所述环境温度系统、所述长焦可见光CCD实时监控系统、所述真空和气氛环境控制系统和所述实验位移调整系统，对实验中试样的位置及试样的温度状态进行调整，然后进行精确的拉/压
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扭实验，并获取相应的拉压载荷和轴向相对位移曲线，温度时间曲线，以及对应时刻试样的形貌图像数据。2.根据权利要求1所述一种高能同步辐射光源适用的材料变形原位实验装置，其特征在于，所述拉/压
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扭复合加载系统包括：主控柜(2)、高精度多功能力学加载试验机(1)、高温试样卡具(11)、样品空间位移追踪处理器(5)、样品空间位移追踪装置(20)；所述高精度多功能力学加载试验机(1)与主控柜(2)相连，主控柜(2)对高精度多功能力学加载试验机(1)进行精确控制；所述高温试样卡具(11)紧固在所述高精度多功能力学加载试验机(1)上下两端的夹头位置；样品空间位移追踪装置(20)位于高精度多功能力学加载试验机(1)立柱上与样品空间位移追踪处理器(5)相连接，所述样品空间位移追踪装置(20)用于实时获取试样相应的拉压载荷和轴向相对位移；所述高温试样卡具(11)包括片状试样卡具和棒状试样卡具。3.根据权利要求1所述一种高能同步辐射光源适用的材料变形原位实验系统，其特征在于，所述环境温度系统包括：加热气体箱(9)、试样加热装置(14)、水冷装置(15)、温度系统控制装置(7)；所述加热气体箱(9)通过悬臂一端与高精度多功能力学加载试验机(1)立柱相连，能够根据实验时试样位置调节气体箱使试样位于气体箱中；所述试样加热装置(14)位于多功能力学加载试验机(1)的任意一侧放置，能够根据实验时加热气体箱(9)的实际高度调整试样加热装置的位置，对加热气体箱(9)进行加热；所述水冷装置(15)放置在多功能力学加载试验机(1)的任意一侧，与加热装置共用电源，对气体箱进行冷却；所述温度控制装置(7)用于控制加热气体箱(9)的温度升降速率，以及控制冷却过程。4.根据权利要求3所述一种高能同步辐射光源适用的材料变形原位实验系统，其特征在于，所述加热气体箱体(9)为边长100mm
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200mm的立方体，加热气体箱体(9)四周预留有X射线入射窗口和X射线出射窗口，加热气体箱体(9)的正面采用Kepton膜(10)以保证中子束能够穿过，两个侧面采用高温玻璃(12)作为窗口，以方便CCD实时观察，加热气体箱(9)的侧
面留有两个与Ar气纯化装置连接的Ar气入口以及其他气体排出口接孔。5.根据权利要求3所述一种高能同步辐射光源适用的材料变形原位实验系统，其特征在于，所述X射线出射窗口对应的到样品处张角满足
±
15
°
的要求，以使所述加热气体箱体满足50keV的X射线的衍射需求；试样加热装置(14)的温度稳定...
【专利技术属性】
技术研发人员：常海，杨晨生，金莹，黄菲菲，文磊，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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