CN110501361A - 一种时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置与方法 - Google Patents

一种时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置与方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110501361A
CN110501361A CN201910922648.7A CN201910922648A CN110501361A CN 110501361 A CN110501361 A CN 110501361A CN 201910922648 A CN201910922648 A CN 201910922648A CN 110501361 A CN110501361 A CN 110501361A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sample
imaging device
timeliness
synchrotron radiation
induction coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910922648.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110501361B (zh
Inventor
谢吉林
陈玉华
张体明
黄永德
王善林
胡锦扬
毛育青
陈宜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanchang Hangkong University
Original Assignee
Nanchang Hangkong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanchang Hangkong University filed Critical Nanchang Hangkong University
Priority to CN201910922648.7A priority Critical patent/CN110501361B/zh
Publication of CN110501361A publication Critical patent/CN110501361A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110501361B publication Critical patent/CN110501361B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/44—Sample treatment involving radiation, e.g. heat
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/06—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and measuring the absorption
    • G01N23/18—Investigating the presence of flaws defects or foreign matter

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高温合金时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置及方法。该高温合金时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置包括感应线圈、高频电源发生器、热电偶、控制器、射线发射装置和观测成像装置；感应线圈的内部设置被测样品；高频电源发生器与感应线圈的两端连接，用于通过感应线圈对被测样品加热；热电偶与被测样品接触设置，用于测量被测样品的温度；控制器分别与热电偶和高频电源发生器连接，用于控制对被测样品加热的温度；射线发射装置用于发射X射线，使X射线照射到被测样品上；观测成像装置与射线发射装置设置在同一轴线上，用于接收穿过被测样品的X射线并成像。本发明能够实现对裂纹从萌生到扩展的整个过程的动态观察。

Description

一种时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置与方法
技术领域
本发明涉及一种金属材料同步辐射成像技术，尤其涉及一种时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置与方法。
背景技术
沉淀强化Ni基高温合金是一种高温强度高，综合力学性能优异，耐腐蚀性能好的耐热合金。部件在使用过程中，容易产生裂纹以及缺损，为了提升部件的使用寿命，降低运行成本，通常采用焊接方法进行修复。
但是，在修复焊接后，为了恢复修复部位的组织和力学性能，需要对部件进行包括固溶和时效的焊后热处理。然而，沉淀强化的Ni基高温合金对焊后热处理裂纹非常敏感，进行焊后热处理时容易在热影响区产生时效应变裂纹，导致修复失败。为了控制时效应变裂纹的产生，提高修复的成功率，需要对时效应变裂纹的产生及其影响因素进行研究。
目前，国际上对焊缝时效应变裂纹的研究停留在通过一系列的焊后热处理试验，对已经形成裂纹的焊件进行金相显微组织表征，从而反推裂纹的形成机理，这种静态研究方法耗时长，不能对裂纹从萌生到扩展的整个过程进行原位动态观察研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置，以实现对裂纹从萌生到扩展的整个过程的动态观察。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置，包括：
感应线圈，所述感应线圈的内部设置被测样品；
高频电源发生器，与所述感应线圈的两端连接，用于通过所述感应线圈对所述被测样品加热；
热电偶，与所述被测样品接触设置，用于测量所述被测样品的温度；
控制器，分别与所述热电偶和所述高频电源发生器连接，用于控制对所述被测样品加热的温度；
射线发射装置，用于发射X射线，使所述X射线照射到所述被测样品上；
观测成像装置，与所述射线发射装置设置在同一轴线上，用于接收穿过所述被测样品的X射线并成像。
可选的，所述时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置还包括：
耐热陶瓷块，设置在所述感应线圈的内部；所述耐热陶瓷块上设置所述被测样品；所述耐热陶瓷块用于调整所述被测样品的高度。
可选的，所述时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置还包括：
样品座，设置在所述耐热陶瓷块上，用于支撑所述被测样品。
可选的，所述耐热陶瓷块包括多个耐热陶瓷小块，多个所述耐热陶瓷小块层叠设置。
可选的，所述耐热陶瓷块上设置小孔，所述小孔用于插入所述热电偶。
可选的，所述控制器分别与所述射线发射装置和所述观测成像装置连接，所述控制器还用于当所述被测样品的温度达到设定温度时，控制所述射线发射装置和所述观测成像装置开启。
可选的，所述感应线圈由铜管绕制而成。
可选的，所述感应线圈为圆柱形贯通腔体。
可选的，所述圆柱形贯通腔体的高为60cm-100cm，所述圆柱形贯通腔体的底面直径为100cm-150cm。
本发明还提供了一种时效应变裂纹形成的同步辐射成像方法，所述方法应用于如上述所述的时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置，所述方法包括：
控制被测样品达到设定温度；
打开射线发射装置和观测成像装置，所述射线发射装置发射X射线到所述被测样品，所述观测成像装置接收穿过所述被测样品的所述X射线并成像。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明通过设置感应线圈和高频电源发生器，采用高频感应加热的方式对被测样品进行加热，使得被测样品快速升温，节省时间，而且能够动态观察焊缝在焊后加热的过程中时效应变裂纹从出现到停止不变的整个过程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置的结构示意图；
图2为本发明实施例1时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置中感应线圈加热区域的左视图；
图3为本发明实施例1时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置中耐热陶瓷与热电偶的位置结构图。
符号说明：1-感应线圈、2-高频电源发生器、3-热电偶、4-耐热陶瓷块、5-样品座、6-控制器、7-控制线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置及方法，该装置通过采用同步辐射成像技术原位、动态地观察样品焊后加热过程中的时效应变裂纹从萌生到扩展的过程。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
如图1到图3所示，本实施例中的时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置包括感应线圈1、高频电源发生器2、热电偶3、耐热陶瓷块4、样品座5、控制器6、射线发射装置和观测成像装置。所述感应线圈1的内部设置被测样品；所述感应线圈1为由铜管绕制而成的圆柱形贯通腔体。所述圆柱形贯通腔体的高为60cm-100cm，所述圆柱形贯通腔体的底面直径为100cm-150cm。
高频电源发生器2，与所述感应线圈1的两端连接，用于通过所述感应线圈1对所述被测样品加热，高频电源发生器2和感应线圈1构成的感应加热器对样品进行加热，使得样品快速升温。
热电偶3，与所述被测样品接触设置，用于测量所述被测样品的温度。
耐热陶瓷块4，设置在所述感应线圈1的内部；所述耐热陶瓷块4上设置所述被测样品；所述耐热陶瓷块4包括多个耐热陶瓷小块，多个所述耐热陶瓷小块层叠设置用于调整所述被测样品的高度，当被测样品处于感应线圈1中间时加热效果最好；所述耐热陶瓷块4上设置小孔，所述小孔用于插入所述热电偶3。
样品座5，设置在所述耐热陶瓷块4上，用于支撑所述被测样品。
控制器6，分别与所述热电偶3和所述高频电源发生器2通过控制线7连接，用于控制对所述被测样品加热的温度。
射线发射装置，用于发射X射线，使所述X射线照射到所述被测样品上。
观测成像装置，与所述射线发射装置设置在同一轴线上，用于接收穿过所述被测样品的X射线并成像。
在实际应用过程中，上述高温合金时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置的使用步骤如下：
(1)、打开控制器6，设定升温速率、最高温度、保温时间等参数。
(2)、打开高频电源发生器2对样品进行加热处理，通过采用高频感应加热，样品能够快速升温。
(3)、打开射线发射装置，设定成像参数，同步辐射X射线垂直穿过样品到达观测成像装置。
(4)、通过观测成像装置实时、原位观察样品在加热过程中裂纹从刚出现到停止不变的过程，即裂纹从萌生到扩展的过程。
(5)、实验结束后，将射线发射装置和高频电源发生器2关闭，使样品温度降至室温，取出样品。
本实施例中的时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置，设置感应线圈和高频电源发生器对被测样品进行加热，达到设定温度时，打开射线发射装置和观测成像装置，实现了对焊缝在焊后加热的过程中时效应变裂纹从萌生到扩展的整个过程的动态观察，且升温速度快，节省时间。
实施例2
本实施例与上述实施例1的不同之处在于：所述控制器6分别与所述射线发射装置和所述观测成像装置连接，当所述被测样品的温度达到设定温度时，所述控制器6控制所述射线发射装置和所述观测成像装置开启，实现了装置的自动进行，无需人工干预。本实施例中的其他结构与实施例1相同，在此不再赘述。
本实施例的时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置能够自动实现对焊缝在焊后加热的过程中时效应变裂纹从出现到停止不变的整个过程的动态观察。
实施例3
本实施例提供了一种时效应变裂纹形成的同步辐射成像方法，所述方法包括：控制被测样品达到设定温度；打开射线发射装置和观测成像装置，所述射线发射装置发射X射线到所述被测样品，所述观测成像装置接收穿过所述被测样品的所述X射线并成像。
本实施例的时效应变裂纹形成的同步辐射成像方法，能够实现对焊缝在焊后加热的过程中时效应变裂纹从从萌生到扩展的整个过程的动态观察。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置，其特征在于，包括：
感应线圈，所述感应线圈的内部设置被测样品；
高频电源发生器，与所述感应线圈的两端连接，用于通过所述感应线圈对所述被测样品加热；
热电偶，与所述被测样品接触设置，用于测量所述被测样品的温度；
控制器，分别与所述热电偶和所述高频电源发生器连接，用于控制对所述被测样品加热的温度；
射线发射装置，用于连续发射X射线，使所述X射线照射到所述被测样品上；
观测成像装置，与所述射线发射装置设置在同一轴线上，用于接收穿过所述被测样品的X射线并成像。
2.根据权利要求1所述的一种时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置，其特征在于，还包括：
耐热陶瓷块，设置在所述感应线圈的内部；所述耐热陶瓷块上设置所述被测样品；所述耐热陶瓷块用于调整所述被测样品的高度。
3.根据权利要求2所述的一种时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置，其特征在于，还包括：
样品座，设置在所述耐热陶瓷块上，用于支撑所述被测样品。
4.根据权利要求2所述的一种时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置，其特征在于，所述耐热陶瓷块包括多个耐热陶瓷小块，多个所述耐热陶瓷小块层叠设置。
5.根据权利要求2所述的一种时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置，其特征在于，所述耐热陶瓷块上设置小孔，所述小孔用于插入所述热电偶。
6.根据权利要求1所述的一种时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置，其特征在于，所述控制器分别与所述射线发射装置和所述观测成像装置连接，所述控制器还用于当所述被测样品的温度达到设定温度时，控制所述射线发射装置和所述观测成像装置开启。
7.根据权利要求1所述的一种时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置，其特征在于，所述感应线圈由铜管绕制而成。
8.根据权利要求7所述的一种时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置，其特征在于，所述感应线圈为圆柱形贯通腔体。
9.根据权利要求8所述的一种时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置，其特征在于，所述圆柱形贯通腔体的高为60cm-100cm，所述圆柱形贯通腔体的底面直径为100cm-150cm。
10.一种时效应变裂纹形成的同步辐射成像方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9中任意一项所述的一种时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置，所述方法包括：
控制被测样品达到设定温度；
打开射线发射装置和观测成像装置，所述射线发射装置发射X射线到所述被测样品，所述观测成像装置接收穿过所述被测样品的X射线并成像。
CN201910922648.7A 2019-09-27 2019-09-27 一种时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置与方法 Active CN110501361B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910922648.7A CN110501361B (zh) 2019-09-27 2019-09-27 一种时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置与方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910922648.7A CN110501361B (zh) 2019-09-27 2019-09-27 一种时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置与方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110501361A true CN110501361A (zh) 2019-11-26
CN110501361B CN110501361B (zh) 2020-12-22

Family

ID=68592918

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910922648.7A Active CN110501361B (zh) 2019-09-27 2019-09-27 一种时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置与方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110501361B (zh)

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201269842Y (zh) * 2008-10-22 2009-07-08 中国科学院大连化学物理研究所 一种超高真空表面分析系统中的电子束加热器
CN101642839A (zh) * 2009-09-04 2010-02-10 上海惠而顺精密工具有限公司 钻头焊接工艺
CN102353620A (zh) * 2011-06-21 2012-02-15 吉林大学 测定高温润湿性装置及方法
CN103207192A (zh) * 2013-04-08 2013-07-17 中国科学技术大学 与x射线散射联用进行原位结构检测的双轴单向拉伸装置及其实验方法
CN104359748A (zh) * 2014-11-10 2015-02-18 河海大学 一种小型试样加热装置
CN104458780A (zh) * 2014-12-09 2015-03-25 中国科学院上海应用物理研究所 一种原位测试样品平台
CN204594875U (zh) * 2015-04-30 2015-08-26 华侨大学 一种薄膜高温光电物性测试装置
CN104880436A (zh) * 2015-04-30 2015-09-02 华侨大学 一种薄膜高温光电物性测试装置
CN104878330A (zh) * 2015-05-12 2015-09-02 沈阳航空航天大学 基于感应加热局部热处理的大型工件修复组织优化方法
CN205209862U (zh) * 2015-07-03 2016-05-04 苏州电器科学研究院股份有限公司 一种xrd测试设备用可控升温装置
CN205991950U (zh) * 2016-07-22 2017-03-01 中国科学院上海应用物理研究所 一种原位x射线衍射测试样品平台
CN107290225A (zh) * 2017-07-11 2017-10-24 吉林大学 用于原位与光学监测与同步辐射的高温加热腔
CN109596646A (zh) * 2018-12-30 2019-04-09 东莞材料基因高等理工研究院 一种用于中子衍射谱仪的原位x射线ct成像装置

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201269842Y (zh) * 2008-10-22 2009-07-08 中国科学院大连化学物理研究所 一种超高真空表面分析系统中的电子束加热器
CN101642839A (zh) * 2009-09-04 2010-02-10 上海惠而顺精密工具有限公司 钻头焊接工艺
CN102353620A (zh) * 2011-06-21 2012-02-15 吉林大学 测定高温润湿性装置及方法
CN103207192A (zh) * 2013-04-08 2013-07-17 中国科学技术大学 与x射线散射联用进行原位结构检测的双轴单向拉伸装置及其实验方法
CN104359748A (zh) * 2014-11-10 2015-02-18 河海大学 一种小型试样加热装置
CN104458780A (zh) * 2014-12-09 2015-03-25 中国科学院上海应用物理研究所 一种原位测试样品平台
CN204594875U (zh) * 2015-04-30 2015-08-26 华侨大学 一种薄膜高温光电物性测试装置
CN104880436A (zh) * 2015-04-30 2015-09-02 华侨大学 一种薄膜高温光电物性测试装置
CN104878330A (zh) * 2015-05-12 2015-09-02 沈阳航空航天大学 基于感应加热局部热处理的大型工件修复组织优化方法
CN205209862U (zh) * 2015-07-03 2016-05-04 苏州电器科学研究院股份有限公司 一种xrd测试设备用可控升温装置
CN205991950U (zh) * 2016-07-22 2017-03-01 中国科学院上海应用物理研究所 一种原位x射线衍射测试样品平台
CN107290225A (zh) * 2017-07-11 2017-10-24 吉林大学 用于原位与光学监测与同步辐射的高温加热腔
CN109596646A (zh) * 2018-12-30 2019-04-09 东莞材料基因高等理工研究院 一种用于中子衍射谱仪的原位x射线ct成像装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
喻程等: "铝合金熔焊微气孔的三维同步辐射X射线成像", 《金属学报》 *
李秋歌等: "高Al+Ti镍基高温合金激光增材修复液化裂纹形成机理及控制研究进展 ", 《应用激光》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110501361B (zh) 2020-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2448820C2 (ru) Способ и система управления кузнечной сваркой
CN105499762A (zh) 一种避免p92钢焊缝金属微细裂纹的焊接工艺
CN102554401A (zh) 一种炼钢用氧枪铜端头与钢质管短节焊接方法
Ma et al. The failure models of Sn-based solder joints under coupling effects of electromigration and thermal cycling
CN103926163A (zh) 一种感应加热气冷方式的热疲劳测试系统及方法
CN108097726B (zh) 一种模拟热轧钢板轧后冷却工艺的试验方法
CN110501361A (zh) 一种时效应变裂纹形成的同步辐射成像装置与方法
CN109014189A (zh) 钼电极及其制备方法
CN107619921A (zh) 一种马氏体耐热钢焊口的中频感应热处理工艺
CN103323311A (zh) 一种瓷支柱绝缘子人工裂纹缺陷制造方法
CN109338093A (zh) 一种降低钢铁材料疲劳裂纹扩展速率的电脉冲处理方法
Li et al. Creep rates of heat-affected zone of grade 91 pipe welds as determined by stress-relaxation test
CN105081002B (zh) X80钢级d1422*30．8中频感应加热煨制弯管的制造工艺
Wang et al. Residual stress and fatigue strength of hybrid laser-MIG-welded A7N01P-T4
CN112176160B (zh) 一种接管座现场复合热处理方法
CN108762328B (zh) 高温超导带材焊接压力控制、性能测试装置
US8354625B2 (en) Apparatuses for and methods of forge welding elongated articles with electrodes and an induction coil
CN112505286B (zh) 一种锌致液态金属裂纹形成条件的检测装置及方法
CN109182671B (zh) 非晶金属丝的高频方波电流退火处理装置
Liu et al. Cascading phase transformations in situ for the simulated coarse-grained heat-affected zone of P92 heat-resistant steel
CN106086729B (zh) 一种时效时间控制高温合金应力变化的工艺
CN108315538A (zh) 一种实现快速热循环的装置及其使用方法
CN112779484B (zh) 一种提高时效强化铝合金焊接性能的装置及方法
Kuhn et al. Stress-relaxation cracking test for welded joints
CN208898956U (zh) 一种淬火双线圈

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant