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原文传递一种可调温区原位力热氧耦合加载试验装置及方法

专利名称：	一种可调温区原位力热氧耦合加载试验装置及方法
摘要：	在高温力学测试领域中，本发明提供一种可调温区原位力热氧耦合加载试验装置及方法，包括力学加载单元、夹具单元、高温炉和加热单元；试样加热方式是卤素灯辐射加热，灯罩配有半球形反射面，以共焦配置周向安装在上下腔室壁上。通过安装座上的旋钮调节，同时灯可以进行小角度手动调节入射角度，利用测温模块检测温度分布情况，调整所有卤素灯的聚焦位置至样品中心。保证超高温实验过程中试样可以快速升温、瞬态变温、持续超高温，最大程度模拟材料真实的极端服役环境。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京理工大学
发明人：	席立;薛开元;崔潇川;方岱宁
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-08T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-17T00:00:00+0800
申请号：	CN202310991883.6
公开号：	CN117074206A
代理机构：	北京市广友专利事务所有限责任公司
代理人：	汪思雨;张仲波
分类号：	G01N3/18;G01N3/02;G01N3/06;G01N23/02;G;G01;G01N;G01N3;G01N23;G01N3/18;G01N3/02;G01N3/06;G01N23/02
申请人地址：	100081 北京市海淀区中关村南大街5号
主权项：	1.一种可调温区原位力热氧耦合加载试验装置，其特征在于，包括力学加载单元、夹具单元、高温炉和加热单元；所述高温炉包括自上而下依次设置的上炉体、环形X射线透射窗和下炉体；其中，所述上炉体的内壁内和下炉体的内壁内分别设置水冷管路，所述环形X射线透射窗的顶部通过第一法兰与所述上炉体的底部连接，所述环形X射线透射窗的底部通过第二法兰与所述下炉体的顶部连通，所述第一法兰的侧壁内和所述第二法兰的侧壁内分别内置水冷管路；所述环形X射线透射窗的环形壳体内布置的水冷管路，所述高温炉的侧壁上设置真空导管；所述夹具单元设置在所述高温炉内，所述夹具单元与所述高温炉同轴设置，所述夹具单元用于夹持试样，所述夹具单元包括上夹具和下夹具，所述上夹具的安装端与所述力学加载单元的输出端连接，所述下夹具的安装端固定在所述下炉体的底部；其中，所述力学加载单元通过所述夹具单元对所述试样施加预紧力或预压力并使所述试样保持稳定；所述加热单元包括卤素灯、灯罩和安装座，所述卤素灯安装在所述灯罩中，所述灯罩安装在所述安装座中，所述上炉体的球形侧壁和所述下炉体的球形侧壁上分别周向均匀设置多个安装孔，所述安装座通过安装孔安装在所述高温炉上，其中，所述卤素灯的数量与所述安装孔的数量相适配；其中，所述安装座包括：基座，所述基座安装在所述高温炉的外侧壁表面，所述基座的位置与所述安装孔位置适配；环形固定法兰，所述环形固定法兰通过转杆安装在所述基座上；环形移动法兰，所述环形移动法兰设置在所述基座和所述环形固定法兰之间，所述灯罩的罩沿安装在所述环形移动法兰的内侧壁上的环形安装槽中；转杆，所述转杆的数量至少为两个，所述转杆均匀周向均匀的安装在所述环形固定法兰上，所述转杆依次穿过所述基座和所述环形移动法兰并安装在所述环形固定法兰上，所述环形移动法兰与所述转杆的杆身螺纹安装；所述转杆远离所述环形固定板的一端设置旋钮，转动所述旋钮调整对应卤素灯距离所述试样的远近，和/或，转动所述旋钮调整对应卤素灯的光线朝向；其中，所述灯罩的内壁为反射面设置，所述灯罩的内壁支持将接收到的光线聚焦到所述试样的中心点上。 2.根据权利要求1所述的可调温区原位力热氧耦合加载试验装置，其特征在于，所述安装座还包括弹簧，所述弹簧套设在所述转杆上，所述弹簧设置在环形固定法兰和所述环形移动法兰之间。 3.根据权利要求2所述的可调温区原位力热氧耦合加载试验装置，其特征在于，在一个所述基座上，所述转杆的数量范围为2个至8个，所述转杆的数量、旋钮的数量和弹簧的数量彼此适配。 4.根据权利要求3所述的可调温区原位力热氧耦合加载试验装置，其特征在于，所述真空导管与抽气装置连接，所述真空导管用于使所述高温炉内形成真空环境；或；所述真空导管与进气装置连接，所述真空导管用于向所述高温炉内通入惰性气体。 5.根据权利要求1所述的可调温区原位力热氧耦合加载试验装置，其特征在于，所述卤素灯的数量范围在6个至8个之间。 6.根据权利要求1所述的可调温区原位力热氧耦合加载试验装置，其特征在于，所述柱形X射线透射窗的材质为铝合金材质，所述环形X射线透射窗的厚度在50μm至300μm之间，所述环形X射线透射窗的高度在2mm至15mm之间，所述环形X射线透射窗的直径在30mm至200mm之间。 7.根据权利要求1所述的可调温区原位力热氧耦合加载试验装置，其特征在于，所述高温炉的侧壁上设置测温口；所述测温口上安装热电偶传感器，所述热电偶传感器用于测量所述高温炉内的温度，或，所述测温口外安装红外测温仪，所述测温口处安装红外玻璃或石英玻璃，所述红外测温仪通过所述红外玻璃或所述石英玻璃测量所述高温炉内的温度。 8.根据权利要求1所述的可调温区原位力热氧耦合加载试验装置，其特征在于，所述上夹具通过上拉压杆安装在所述力学加载单元，所述下夹具通过下拉压杆安装在所述下炉体的底部；所述上拉压杆的杆内和所述下拉压杆的杆内分别内置水冷管路。 9.一种可调温区原位力热氧耦合加载试验方法，其特征在于，应用于权利要求1至权利要求8任一项所述的可调温区原位力热氧耦合加载试验装置，包括下述步骤： S1、搭建所述可调温区原位力热氧耦合加载试验装置； S2、将试样固定在夹具单元内，同时，调整所述试件位于所述高温炉的中心位置，转动旋钮同时调整每一个卤素灯到所述试样的距离和将每一个卤素灯的光线聚焦到所述试样上； S3、调整X射线的入射源的高度，保持所述X射线的入射源的高度与X射线透射窗的入射窗口和透射窗在同一高度上； S4、力学加载单元通过所述夹具单元对所述试样施加预紧力或预压力，保持所述试样稳定在所述夹具单元中； S5、通过真空导管使所述高温炉内形成真空环境或使所述高温炉内充满惰性气体； S6、开启所述高温炉的水冷管路、所述X射线透射窗的水冷管路、上拉压杆的水冷管路和下拉压杆的水冷管路； S7、进行加载试验。 10.根据权利要求9所述的可调温区原位力热氧耦合加载试验方法，其特征在于，所述高温炉内支持2300℃以上的加热温度。
所属类别：	发明专利