基于同步辐射X射线进行同步原位成像与衍射的高温高频疲劳试验系统及试验方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于同步辐射X射线进行同步原位成像与衍射的高温高频疲劳试验系统和试验方法，包括疲劳加载机构、成像探测机构、衍射探测机构、时序同步机构和控制平台，入射的X射线对试样的穿透率为20％～30％，入射X射线穿过试样后产生的透射X射线进入成像探测系统，产生的衍射X射线进入衍射探测系统；控制平台用于控制疲劳加载机构及时序同步机构，时序同步机构用于使成像探测机构和衍射探测机构同时分别对试样进行原位成像和衍射。本发明专利技术的疲劳试验系统，能够调控成像与衍射光强一致，使得一次触发即可同步对试样进行成像和衍射采样，对于研究材料疲劳试验过程中的微结构与损伤缺陷演变，揭示材料服役失效行为和机理具有重要指导意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料损伤测试，具体涉及一种基于同步辐射x射线进行同步原位成像与衍射的高温高频疲劳试验系统及试验方法。

技术介绍

1、疲劳失效是工程结构失效的典型破坏形式。随着现代工业的发展，一些重大工程用金属结构材料，其疲劳寿命要求大于传统的107周次，传统的以107周次为极限的疲劳强度评价方法已不再适用。利用低频或中高频疲劳试验机进行高周(约107周次循环)或超高周(大于107周次循环)，一次实验时间通常需要几个月，耗费大量的时间和经济成本。超声振动疲劳加载技术是目前开展金属材料超长寿命疲劳研究的最高效方法，若以20khz的频率测试一根寿命为109周次的试样，仅需一天左右的时间即可完成。

2、在航空、航天、核电等重大工程应用中，金属结构材料往往面临高温高频疲劳失效，这是一种材料在交变载荷和高温环境联合作用下发生损伤的一种失效模式，本质上是高温与疲劳协同作用的结果。构件处于高温环境中疲劳强度大幅度降低，易产生疲劳裂纹，因此研究高温对构件疲劳行为的影响是十分必要的。超声疲劳测试中，尤其是对于阻尼比较大的材料，控制试样发热量，进而使得试样温度与实际工本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于同步辐射X射线进行同步原位成像与衍射的高温高频疲劳试验系统，其特征在于，包括疲劳加载机构、成像探测机构、衍射探测机构、时序同步机构和控制平台，所述疲劳加载机构用于在300～1000℃、15～50KHz条件下对试样进行超声疲劳试验，入射的所述X射线对所述试样的穿透率为20％～30％，入射X射线穿过所述试样后产生的透射X射线进入所述成像探测系统，产生的衍射X射线进入所述衍射探测系统；所述控制平台用于控制所述疲劳加载机构及时序同步机构，所述时序同步机构用于使所述成像探测机构和衍射探测机构同时分别对所述试样进行原位成像和衍射。

2.根据权利要求1所述的高温高频疲劳试验系统...

【技术特征摘要】

1.一种基于同步辐射x射线进行同步原位成像与衍射的高温高频疲劳试验系统，其特征在于，包括疲劳加载机构、成像探测机构、衍射探测机构、时序同步机构和控制平台，所述疲劳加载机构用于在300～1000℃、15～50khz条件下对试样进行超声疲劳试验，入射的所述x射线对所述试样的穿透率为20％～30％，入射x射线穿过所述试样后产生的透射x射线进入所述成像探测系统，产生的衍射x射线进入所述衍射探测系统；所述控制平台用于控制所述疲劳加载机构及时序同步机构，所述时序同步机构用于使所述成像探测机构和衍射探测机构同时分别对所述试样进行原位成像和衍射。

2.根据权利要求1所述的高温高频疲劳试验系统，其特征在于，所述疲劳加载机构包括超声疲劳加载模块、控温模块、机架、驱动模块、超声疲劳加载控制模块及红外热成像仪，所述机架与所述驱动模块连接，所述驱动模块与所述超声疲劳加载模块连接，所述驱动模块用于对所述超声疲劳加载模块进行对中、升降及旋转调整，所述超声疲劳加载模块包括变幅杆，所述变幅杆与所述试样连接。

3.根据权利要求2所述的高温高频疲劳试验系统，其特征在于，所述超声疲劳加载控制模块与所述超声疲劳加载模块之间信号连接；所述控温模块的电感线圈套设在所述试样的外周，所述控温模块与控制平台之间信号连接，所述红外热成像仪与所述控制平台之间信号连接；所述红外热成像仪用于实时测量所述试样的温度并将试样的温度反馈给所述控制平台。

4.根据权利要求1所述的高温高频疲劳试验系统，其特征在于，所述成像探测机构包括依次设置的第一闪烁晶体、光学放大模块、第一高速相机；所述衍射探测机构包括依次设置的第二闪烁晶体，透镜耦合模块、像增强器、第二高速相机；所述时序同步机构包括超声信号采集器，延时控制器、数字信号发生器。

5.根据权利要求4所述的高温高频疲劳试验系统，其特征在于，所述超声信号采集器与所述超声疲劳加载控制模块之间信号连接，所述数字信号发生器与所述控制平台之间信号连接，所述数字信号发生器还分别与所述第一高速相机、第二高速相机及像增强器之间信号连接。

6.根据权利要求5所述的高温高频疲劳试验系统，其特征在于，所述超声信号采集器用于采集所述超声疲劳加载模块的超声发生器的周期性电信号，所述延时控制器用于同步控制所述第一高速相机、第二高速相机和像增强器三者相对于振动疲劳信号的延时，所述数字信号发生器用于根据所述延时控制器设定的参数向所述第一高速相机、第二高速相机及像增强器发送触发信号。

7.根据权利要求6所述的高温高频疲劳试验系统，其特征在于，设所述第一高速相机的信号为s1，所述像增强器的信号为s2，所述第二高速相机的信号为s3，所述超声信号采集器采集的所述周期性电信号为s4，则s3落后于s2且落后于s4；设所述周期性电信号s4的周期为t，s1相对s4之间的延时为t4-1，s2相对s4之间的延时为t4-2，s3相对s4之间的延时t4-3，成像探测机构的固有延时为t1，衍射探测机构的固有延时为t2，则t4-1＝t－t1，t4-2＝t－t2，t4-3＝t－0.75t2。

8.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅金娜，赵天飞，杭玉桦，蔡振，何季华，朱斌，蒋振兴，任戌秋，
申请(专利权)人：苏州热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：