本發(fā)明屬于中子衍射應(yīng)用中的環(huán)境加載技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于中子衍射的原位加熱裝置。

背景技術(shù)：

中子衍射技術(shù)具有無損檢測和深穿透特性，可對厘米級的金屬、高分子等材料標準樣品、實際工件進行內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)和應(yīng)力分布進行直接測量。在研究環(huán)境溫度對樣品材料的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)、力學性能的影響機制時，需利用中子衍射原位溫度加載裝置按照高溫試驗的國家標準對樣品進行溫度加載，待樣品溫度穩(wěn)定后，再利用原位力學實驗機對樣品進行力學加載，最后利用中子衍射譜儀測量樣品在不同溫度、力學條件下的微觀結(jié)構(gòu)信息。

名稱為《一種用于中子衍射技術(shù)的原位應(yīng)力-溫度加載裝置》的中國專利（專利號：201310032334）、名稱為《一種用于中子衍射的原位溫度加載裝置》的中國專利（專利號：201520986073.2）中都涉及了中子衍射原位溫度裝置，但兩個專利中的中子衍射原位溫度裝置都采用的封閉式爐體結(jié)構(gòu)，采用開設(shè)中子窗口以達到允許中間一定角度范圍內(nèi)的中子直接照射在被測樣品上，兩側(cè)小角度、大角度的衍射中子被爐體結(jié)構(gòu)遮擋，造成樣品的小角度、大角度中子衍射峰無法測量的問題，而中子窗口的增設(shè)會阻擋一部分中子，從而降低中子強度；同時，封閉式結(jié)構(gòu)也造成了裝卸樣品操作的不方便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于中子衍射的原位加熱裝置。

本發(fā)明的用于中子衍射的原位加熱裝置，其特點是：所述的原位加熱裝置包括固定部分、移動部分和高溫引伸計。

所述的固定部分包括左側(cè)夾具、右側(cè)夾具、左側(cè)冷卻水套和右側(cè)冷卻水套；被測樣品的兩端加工有外螺紋，左側(cè)夾具和右側(cè)夾具的內(nèi)側(cè)加工有與被測樣品的外螺紋相匹配的內(nèi)螺紋；所述的左側(cè)夾具和右側(cè)夾具的外側(cè)加工有與外部的樣品支架或原位力學拉伸裝置相匹配的安裝螺紋；所述的左側(cè)冷卻水套與左側(cè)夾具配裝，右側(cè)冷卻水套與右側(cè)夾具配裝，左側(cè)冷卻水套和右側(cè)冷卻水套上安裝有冷卻水快接插頭；固定部分的連接關(guān)系為：被測樣品通過螺紋連接在左側(cè)夾具和右側(cè)夾具中間，左側(cè)冷卻水套、右側(cè)冷卻水套分別套裝在左側(cè)夾具和右側(cè)夾具的外側(cè)，通過螺紋將左側(cè)夾具、右側(cè)夾具分別固定到外部的樣品支架上或原位力學拉伸裝置的兩個加載端上，被測樣品懸空放置試驗區(qū)中。

所述的移動部分包括上加熱板、下加熱板、上方冷卻隔板、下方冷卻隔板和加熱板支架；所述的加熱板支架為╨型，╨型的水平部件為底座，╨型的豎直部件為固定架，固定架上有加熱板卡帶，上加熱板和下加熱板上有支撐架；所述的上方冷卻隔板和下方冷卻隔板安裝有冷卻水快接插頭；所述的下加熱板上開設(shè)兩個引伸計測量孔；移動部分的連接關(guān)系為：上加熱板和下加熱板固定在固定架的卡帶上；上方冷卻隔板和下方冷卻隔板分別通過上加熱板和下加熱板的支撐架對稱安裝在上加熱板的上方和下加熱板的下方。

所述的原位加熱裝置工作過程如下：

將固定部分固定在外部的樣品支架或原位力學拉伸裝置的兩個加載端上，調(diào)整移動部分的位置，直至被測樣品位于上加熱板和下加熱板的豎直中心；在左側(cè)冷卻水套、下方冷卻隔板、右側(cè)冷卻水套和上方冷卻隔板的冷卻水快接插頭上依次連接冷卻水管，再將冷卻水管與外部的冷水泵相連，形成封閉的冷卻水循環(huán)水路；將所述的高溫引伸計的兩個測量支腳分別穿過下加熱板上的兩個引伸計測量孔固定在被測樣品上。

所述的上加熱板、下加熱板為尺寸相同的長方形板，靠近被測樣品的一面布置加熱絲，遠離樣品另一面布置保溫纖維材料。

所述的上加熱板鋪設(shè)的加熱絲間距L1與下加熱板鋪設(shè)的加熱絲間距L2的比值符合：L1/ L2>1。

所述的下加熱板的引伸計測量孔為圓角矩形，圓角的直徑與矩形的寬尺寸相同，兩個引伸計測量孔之間的距離與高溫引伸計的測量標距相同，引伸計測量孔的深度開設(shè)方向與加熱板的上表面呈45度夾角。

所述的加熱板支架的固定架上安裝有卡帶，改變上加熱板、下加熱板在卡帶上的位置，直至上加熱板1靠近被測樣品的表面與被測樣品的距離和下加熱板2靠近被測樣品的表面與被測樣品的距離均為5mm。

所述的高溫引伸計的測量支腳為高溫陶瓷材料的圓柱棒，接觸樣品端為刀口狀，利用高溫引伸計上帶彈簧的纖維繩栓固在樣品上。

所述的上方冷卻隔板、下方冷卻隔板為尺寸相同的長方形板，長、寬尺寸分別為上加熱板長、寬尺寸的2倍。

本發(fā)明的用于中子衍射的原位加熱裝置，主要加熱部件由上加熱板、下加熱板構(gòu)成，這種敞開式結(jié)構(gòu)允許所有角度范圍的中子直接照射在被測樣品上，可有效解決現(xiàn)有技術(shù)中對部分角度衍射中子的遮擋和中子強度降低問題。兩個加熱板之間的距離能夠調(diào)節(jié)，可以適用于不同尺寸規(guī)格的樣品，同時下加熱板開設(shè)引伸計測量孔，能夠?qū)崿F(xiàn)高溫實驗的樣品應(yīng)變的直接測量。本發(fā)明設(shè)計的加熱裝置的裝卸操作更簡單，成本更加低廉，對樣品規(guī)格尺寸也沒有限制，面對不同規(guī)格尺寸的樣品僅需調(diào)整上加熱板、下加熱板在加熱支撐架上的位置就可以滿足。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的用于中子衍射的原位加熱裝置的主視圖；

圖2為本發(fā)明的用于中子衍射的原位加熱裝置的右視圖；

圖3為本發(fā)明的用于中子衍射的原位加熱裝置中的上加熱板示意圖；

圖4為本發(fā)明的用于中子衍射的原位加熱裝置中的下加熱板示意圖；

圖5為本發(fā)明的用于中子衍射的原位加熱裝置中的下加熱板剖視圖；

圖6為本發(fā)明的用于中子衍射的原位加熱裝置中的加熱板支架示意圖。

圖中，1.上加熱板 2.下加熱板 3.高溫引伸計 4.左側(cè)夾具 5.右側(cè)夾具 6.左側(cè)冷卻水套 7.右側(cè)冷卻水套 8.上方冷卻隔板 9.下方冷卻隔板 10.加熱板支架。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明。

如圖1-6所示，本發(fā)明的用于中子衍射的原位加熱裝置，其特征在于：所述的原位加熱裝置包括固定部分、移動部分和高溫引伸計3。

所述的固定部分包括左側(cè)夾具4、右側(cè)夾具5、左側(cè)冷卻水套6和右側(cè)冷卻水套7；被測樣品的兩端加工有外螺紋，左側(cè)夾具4和右側(cè)夾具5的內(nèi)側(cè)加工有與被測樣品的外螺紋相匹配的內(nèi)螺紋；所述的左側(cè)夾具4和右側(cè)夾具5的外側(cè)加工有與外部的樣品支架或原位力學拉伸裝置相匹配的安裝螺紋；所述的左側(cè)冷卻水套6與左側(cè)夾具4配裝，右側(cè)冷卻水套7與右側(cè)夾具5配裝，左側(cè)冷卻水套6和右側(cè)冷卻水套7上安裝有冷卻水快接插頭；固定部分的連接關(guān)系為：被測樣品通過螺紋連接在左側(cè)夾具4和右側(cè)夾具5中間，左側(cè)冷卻水套6、右側(cè)冷卻水套7分別套裝在左側(cè)夾具4和右側(cè)夾具5的外側(cè)，通過螺紋將左側(cè)夾具4、右側(cè)夾具5分別固定到外部的樣品支架上或原位力學拉伸裝置的兩個加載端上，被測樣品懸空放置試驗區(qū)中。

所述的移動部分包括上加熱板1、下加熱板2、上方冷卻隔板8、下方冷卻隔板9和加熱板支架10；所述的加熱板支架10為╨型，╨型的水平部件為底座，╨型的豎直部件為固定架，固定架上有加熱板卡帶，上加熱板1和下加熱板2上有支撐架；所述的上方冷卻隔板8和下方冷卻隔板9安裝有冷卻水快接插頭；所述的下加熱板2上開設(shè)兩個引伸計測量孔；移動部分的連接關(guān)系為：上加熱板1和下加熱板2固定在固定架的卡帶上；上方冷卻隔板8和下方冷卻隔板9分別通過上加熱板1和下加熱板2的支撐架對稱安裝在上加熱板1的上方和下加熱板2的下方。

所述的原位加熱裝置工作過程如下：

將固定部分固定在外部的樣品支架或原位力學拉伸裝置的兩個加載端上，調(diào)整移動部分的位置，直至被測樣品位于上加熱板1和下加熱板2的豎直中心；在左側(cè)冷卻水套6、下方冷卻隔板9、右側(cè)冷卻水套7和上方冷卻隔板8的冷卻水快接插頭上依次連接冷卻水管，再將冷卻水管與外部的冷水泵相連，形成封閉的冷卻水循環(huán)水路；將所述的高溫引伸計3的兩個測量支腳分別穿過下加熱板2上的兩個引伸計測量孔固定在被測樣品上。

如圖3、圖4所示，所述的上加熱板1、下加熱板2為尺寸相同的長方形板，靠近被測樣品的一面布置加熱絲，遠離樣品另一面布置保溫纖維材料。

如圖3、圖4所示，所述的上加熱板1鋪設(shè)的加熱絲間距L1與下加熱板2鋪設(shè)的加熱絲間距L2的比值符合：L1/ L2>1。

如圖4、圖5所示，所述的下加熱板2的引伸計測量孔為圓角矩形，圓角的直徑與矩形的寬尺寸相同，兩個引伸計測量孔之間的距離與高溫引伸計3的測量標距相同，引伸計測量孔的深度開設(shè)方向與加熱板2的上表面呈45度夾角。

如圖6所示，所述的加熱板支架10的固定架上安裝有卡帶，改變上加熱板1、下加熱板2在卡帶上的位置，直至上加熱板1靠近被測樣品的表面與被測樣品的距離和下加熱板2靠近被測樣品的表面與被測樣品的距離均為5mm。

所述的高溫引伸計3的測量支腳為高溫陶瓷材料的圓柱棒，接觸樣品端為刀口狀，利用高溫引伸計3上帶彈簧的纖維繩栓固在樣品上。

所述的上方冷卻隔板8、下方冷卻隔板9為尺寸相同的長方形板，長、寬尺寸分別為上加熱板1長、寬尺寸的2倍。

實施例1

本實施例中，所述的左側(cè)夾具4、右側(cè)夾具5的一端利用螺紋分別連接到外部的樣品支架上；所述的加熱板支架10放置在外部的樣品平臺上；所述的上加熱板1、下加熱板2的外形為長60mm、寬40mm、厚15mm的長方形板；所述的高溫引伸計3的測量支腳的直徑為2.5mm；所述的下加熱板2的引伸計測量孔為圓角矩形，圓角的直徑與矩形的寬均為3mm；所述的上方冷卻隔板8、下方冷卻隔板9為長120mm、寬80mm、厚8mm的長方形板；上加熱板1鋪設(shè)的加熱絲間距為2mm，下加熱板2鋪設(shè)的加熱絲間距為1.6 mm，所述的上加熱板1與下加熱板2的間距調(diào)節(jié)為15mm。

經(jīng)上述實施后，本發(fā)明可對直徑為5mm的棒狀標準樣品或?qū)挾葹?mm的板狀標準樣品進行溫度加載，配合中子衍射譜儀使用，可以開展中子衍射原位溫度環(huán)境下的中子測量實驗。

實施例2

本實施例與實施例1的結(jié)構(gòu)相同，不同之處是所述的左側(cè)夾具4、右側(cè)夾具5的一端利用螺紋分別連接到外部的原位力學拉伸裝置的兩個加載端上，所述的加熱板支架10放置在外部的力學加載裝置的底座上；上加熱板1和下加熱板2為長80mm、寬60mm、厚15mm的長方板，上方冷卻隔板8、下方冷卻隔板9為長160mm、寬120mm、厚8mm的長方板，上加熱板1鋪設(shè)的加熱絲間距為1.6mm，下加熱板2鋪設(shè)的加熱絲間距為1.2mm，上加熱板1與下加熱板2的間距調(diào)節(jié)為18mm。

經(jīng)上述實施后，本發(fā)明可對直徑為8mm的棒狀標準樣品或?qū)挾葹?mm的板狀標準樣品進行溫度加載，配合力學加載裝置和中子衍射譜儀使用，可以開展中子衍射原位溫度-力學復(fù)合環(huán)境下的中子測量實驗。