[实用新型]一种在线检测材料微纳结构演化的SR-CT微力加载装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种能对材料实现微力加载的装置，尤其涉及一种在线检测材料微纳结构演化的SR-CT微力加载装置。

背景技术

在材料力学中，传统的检测及研究方法仅仅是做材料的宏观力学性能测试。虽然这样的方法能够得到材料的力学性能数据，但是对于力学机理并不能给出很好的解释。材料的破坏过程从本质上讲，是从微观到宏观的跨尺度行为。发展多尺度材料力学分析方法，需要实时观测材料微观特征演化规律及其宏观力学响应关系。随着科学技术的发展，材料力学的研究范畴也从宏观逐渐发展到细观乃至微观。但是目前细观材料力学的研究以理论研究为主，而实验性的研究方法和技术还比较少见。因此发展一种能够在细微条件下研究材料力学行为的方法及技术十分必要。

在观测技术上，同步辐射CT技术是一种新型的检测技术。它克服了电镜技术只能给出材料的表面信息的缺点，能够实现对材料内部结构三维、无损、实时的观测。因此设计一套SR-CT微力加载实验平台，能够直接观测宏观力学参量和材料内部微结构演化相互影响过程。这可以使材料失效机制的研究能够更加深入，进而为揭示材料深层次力学行为机理奠定基础，是微/纳尺度力学领域中的实验分析平台。目前还没有一套这样的检测装置，主要存在着以下的技术难点：

1)装置结构及其尺寸与同步辐射实验环境的匹配；2)如何保证装置既有足够的力加载极限来拉断样品，又有高精度力加载步长和高精度测量系统；3)如何实现微小样品放置、夹持及精确对中；4)如何设计支撑杆，在满足刚度足够支撑该装置的前提下尽可能的减少挡光的角度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、精度高的在线检测材料微纳结构演化的SR-CT微力加载装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的在线检测材料微纳结构演化的SR-CT微力加载装置，包括X光源及光路、图像采集及重建系统，所述X光源的光路上设有位移驱动系统；

所述位移驱动系统包括设于最上部的微米位移平台，所述微米位移平台的下部设有导轨，所述导轨通过支撑杆支撑在底座上，所述底座固定在位移及旋转平台上；

所述导轨上在所述微米位移平台的下部设有压电陶瓷驱动器，所述压电陶瓷驱动器的下部设有上载物台，所述底座上设有微力传感器，所述微力传感器上设有下载物台，所述上载物台和下载物台上分别装有上载物片和下载物片，所述上载物片和下载物片通过载物片夹具固定安装，所述上载物片与下载物片之间设有样品。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的在线检测材料微纳结构演化的SR-CT微力加载装置，能对材料实现微力加载，并实时原位观测材料宏观力学参量和微、纳尺度下的特征结构演化SR-CT(“同步辐射CT”简称“SR-CT”)微力加载，可以应用于生物医学材料、航空材料、纳米材料等先进多相复合材料拉/压载荷作用下其微观特征演化过程的三维、无损、原位在线观测及其宏观力学响应分析，是微/纳尺度力学领域中的实验分析平台。该装置能够在大型同步辐射实验平台和工业μ-CT平台上进行工作。

附图说明

图1是基于本实用新型的SR-CT实验分析系统示意图；

图2为本实用新型实施例中位移驱动系统的结构示意图；

图3a为本实用新型实施例中支撑杆的截面结构示意图；

图3b为本实用新型实施例中支撑杆的旋转后的状态示意图；

图4为本实用新型实施例中样品被夹持状态示意图。

图中：

1.微米位移平台，2.压电陶瓷驱动器，3.上载物台，4.下载物台，5.载物片夹具，6.上载物片，7.下载物片，8.支撑杆，9.微力传感器，10.底座，11.同步辐射X射线光束，12.位移驱动系统，13.位移及旋转平台，14.X-ray CCD，15.处理系统，16.样品。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例作进一步地详细描述。

本实用新型的在线检测材料微纳结构演化的SR-CT微力加载装置，其较佳的具体实施方式是：

包括X光源及光路、图像采集及重建系统，所述X光源的光路上设有位移驱动系统；

所述位移驱动系统包括设于最上部的微米位移平台，所述微米位移平台的下部设有导轨，所述导轨通过支撑杆支撑在底座上，所述底座固定在位移及旋转平台上；