CN113433153A - 一种梯度变形量样品弥散强化相的检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种梯度变形量样品弥散强化相的检测装置及方法，样品为梯形楔状结构，沿着长度方向样品的厚度逐渐减小，包括检测光源、固定夹具和用于成像的成像板，固定夹具用于夹合样品，固定夹具包括固定夹板、固定架和和调节螺栓，固定夹板用于对样品进行固定，固定架垂直于检测台面布置，固定夹板通过调节螺栓固定在固定架上，且使固定夹板平行于成像板；固定夹板上设置有多个检测孔，检测孔沿着固定夹板的长度方向设置，样品的长度方向和固定夹板的长度方向一致；能够对梯形楔状结构的样品进行准确的检测，方便进一步ODS相随热变形量递增的变化规律，研究热变形过程中ODS相的形成与粗化长大机制，进一步结合已有的TEM表征结果探索其演变机理。

Description

一种梯度变形量样品弥散强化相的检测装置及方法
技术领域
本发明涉及不锈钢纳米相检测领域，具体而言，涉及一种梯度变形量样品弥散强化相的检测装置及方法。
背景技术
先进核能由于其高能量密度和低污染排放等优点，是未来能源构成的重要组成部分，在保证运行安全的基础上进一步提升热效率是新一代核能的发展目标方向，因而对堆内关键结构材料的高温、辐照、腐蚀、应力耦合等极端条件下的服役性能提升提出了巨大挑战。
氧化物弥散强化(ODS)钢由于其在高强度中子辐照、高浓度氦以及核反应堆冷却液环境中表现出的优异综合性能，成为制造设计运行温度越来越高的核反应堆包壳最有希望获得应用的一类重要候选材料，其研制需求迫切、具有良好的技术研发价值和产业前景。铁基ODS合金在国际上研发历史较长，已有若干较为成熟的商用合金牌号，如日本主流的产品为9Cr-ODS钢、16Cr-ODS钢；美国的常用品牌为14YWT、MA957；欧洲提出了Eurofer97-ODS、MA956、PM2000[11]等商用牌号铁基ODS合金。国内虽起步较晚，但发展较快，北京科技大学、北京钢研总院、东北大学、中科院金属研究所、中科院核安全技术研究所、西南核物理研究院等均是国内最早开始从事ODS钢的研究工作的优势科研与企事业单位，目前均已可制备出ODS相平均尺寸在10nm以下性能表现优秀的ODS钢材料，亦形成了一些具有自主知识产权合金牌号。
为面向新一代反应堆更为严苛的冷却介质腐蚀环境，高Al元素添加的ODS钢成为新一代高耐蚀核电包壳材料的研发方向，中国核动力研究设计院在新一代高耐蚀FeCrAl合金上成果卓著，通过在基体内引入纳米级碳、氮化合物第二相，也获得了较好的高温力学性能。
申请人依托国家重点研发计划的支持，在新一代高耐蚀FeCrAl合金基底之上，为使其具有更好的高温力学性能与耐辐照性能进一步引入热稳定性更高、晶格错配度更大的ODS纳米相，并为加速新型合金的设计与制备，运用机器学习方法对基底合金进行高强韧靶向的快速成分优选，进一步进行ODS化，且采用多成分同步热等静压烧结、楔形轧制等高通量制备技术优选制备工艺，并通过楔形轧制获得的梯度变形量样品对板材强化效果进行预估，目前已成功制备获得高致密公斤级初始坯料，并进一步通过优化的变形工艺实现微观组织的近优化调控，获得室温抗拉强度近1.6GPa、700℃℃近抗拉强度近250MPa且塑性良好的性能优异韧的高强韧ODS钢板材。由于ODS弥纳米散相的尺寸与分布是决定合金高温组织稳定性、力学性能以及耐辐照性能的关键，分析其在热变形过程中ODS相的尺寸形态与密度分布演变规律及其粗化长大机理，对设计和制定ODS钢变形工艺有着重要作用，也是明晰制备获得的新型ODS钢材料高强韧化机理的关键科学问题。因此需跟踪研究ODS相在热变形过程中的尺寸、密度与分布问题；因此，急需要一种能够解决上述问题的梯度变形量样品弥散强化相的检测装置及方法。
发明内容
本发明旨在提供一种梯度变形量样品弥散强化相的检测装置及方法，采用中子小角散射的方法获知不同变形量处板材中ODS相的尺寸以及数密度的宏观统计情况，能够对梯形楔状结构的样品进行准确的检测，方便进一步ODS相随热变形量递增的变化规律，研究热变形过程中ODS相的形成与粗化长大机制，进一步结合已有的TEM表征结果探索其演变机理。
本发明的实施例是这样实现的：
一种梯度变形量样品弥散强化相的检测装置，样品为梯形楔状结构，沿着长度方向样品的厚度逐渐减小，包括检测光源、固定夹具和用于成像的成像板，所述固定夹具用于夹合所述样品，所述固定夹具包括固定夹板、固定架和和调节螺栓，所述固定夹板用于对所述样品进行固定，所述固定架垂直于检测台面布置，所述固定夹板通过所述调节螺栓固定在所述固定架上，且使所述固定夹板平行于所述成像板；所述固定夹板上设置有多个检测孔，所述检测孔沿着固定夹板的长度方向设置，所述样品的长度方向和所述固定夹板的长度方向一致。采用中子小角散射的方法获知不同变形量处板材中ODS相的尺寸以及数密度的宏观统计情况，能够对梯形楔状结构的样品进行准确的检测，方便进一步ODS相随热变形量递增的变化规律，研究热变形过程中ODS相的形成与粗化长大机制，进一步结合已有的TEM表征结果探索其演变机理。
优选的，所述固定夹板沿着长度方向的左右两侧设置有第一夹板和第二夹板，所述第一夹板和第二夹板之间设置有用于放置所述样品的检测腔，所述检测腔的宽度不小于所述样品的厚度。在调节螺栓的作用下第一夹板和第二夹板能够夹紧样品。
优选的，所述固定架包括固定底座和固定杆，所述固定杆上设置有用于固定所述调节螺栓的调节宽槽，通过将调节螺栓设置在所述调节宽槽的不同高度位置，进而调节所述固定夹板的高度和水平度。
优选的，所述固定杆的数量为两个，分别在所述固定夹板的两端。方便对水平度进行调节。
优选的，所述检测孔的数量为4个，在样品变形量为10％、30％、50％和70％对应的固定夹板位置各设置一个检测孔。也可以按照实际需要设置不同间隔距离不同数量的检测孔。
优选的，还包括用于控制所述成像板水平、竖直移动的运动装置，进而控制成像位于成像板的中间位置。
优选的，检测台上设置有滑轨，所述固定架的底部设置有滑动滚轮，所述滑轨方向与所述固定夹板的长度方向一致。
优选的，所述检测孔位条形孔，用于对变形量进行连续测量。
还提供一种梯度变形量样品弥散强化相的检测方法，应用于上述检测装置，包括以下步骤：
S1：轧制梯形楔状结构的样品；
S2：将S1中制备的样品放进固定夹板中，并使样品的长度方向与固定夹板长度方向一致，且变形量位置对准相应的检测孔位置；
S3：调节固定架的水平位置和固定夹板的竖直高度和水平度，将检测孔调至与检测光源对齐；
S4：将成像板调至与检测孔对齐，进行检测。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果包括：本发明的一种梯度变形量样品弥散强化相的检测装置及方法，样品为梯形楔状结构，沿着长度方向样品的厚度逐渐减小，包括检测光源、固定夹具和用于成像的成像板，所述固定夹具用于夹合所述样品，所述固定夹具包括固定夹板、固定架和和调节螺栓，所述固定夹板用于对所述样品进行固定，所述固定架垂直于检测台面布置，所述固定夹板通过所述调节螺栓固定在所述固定架上，且使所述固定夹板平行于所述成像板；所述固定夹板上设置有多个检测孔，所述检测孔沿着固定夹板的长度方向设置，所述样品的长度方向和所述固定夹板的长度方向一致。采用中子小角散射的方法获知不同变形量处板材中ODS相的尺寸以及数密度的宏观统计情况，能够对梯形楔状结构的样品进行准确的检测，方便进一步ODS相随热变形量递增的变化规律，研究热变形过程中ODS相的形成与粗化长大机制，进一步结合已有的TEM表征结果探索其演变机理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明中的装置结构第一示意图；
图2为本发明中的装置结构第二示意图；
图3为本发明中的装置侧视图；
图4为本发明中的样品结构示意图；
图5为本发明中步骤流程图；
图6为本发明的ODS钢板材的组织结构图。
具体元素符号说明：1固定夹板；2固定杆；3固定底座；4调节螺栓；5检测光源；6成像板；7样品；11第一夹板；12检测腔；13第二夹板；21调节宽槽。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：请参阅图1至图6，本实施例的一种梯度变形量样品7弥散强化相的检测装置，样品7为梯形楔状结构，沿着长度方向样品7的厚度逐渐减小，包括检测光源5、固定夹具和用于成像的成像板6，固定夹具用于夹合样品7，固定夹具包括固定夹板1、固定架和和调节螺栓4，固定夹板1用于对样品7进行固定，固定架垂直于检测台面布置，固定夹板1通过调节螺栓4固定在固定架上，且使固定夹板1平行于成像板6；固定夹板1上设置有多个检测孔，检测孔沿着固定夹板1的长度方向设置，样品7的长度方向和固定夹板1的长度方向一致。采用中子小角散射的方法获知不同变形量处板材中ODS相的尺寸以及数密度的宏观统计情况，能够对梯形楔状结构的样品7进行准确的检测，方便进一步ODS相随热变形量递增的变化规律，研究热变形过程中ODS相的形成与粗化长大机制，进一步结合已有的TEM表征结果探索其演变机理。
实施例2：本实施例的固定夹板1沿着长度方向的左右两侧设置有第一夹板11和第二夹板13，第一夹板11和第二夹板13之间设置有用于放置样品7的检测腔12，检测腔12的宽度不小于样品7的厚度。在调节螺栓4的作用下第一夹板11和第二夹板13能够夹紧样品7。本实施例的固定架包括固定底座3和固定杆2，固定杆2上设置有用于固定调节螺栓4的调节宽槽21，通过将调节螺栓4设置在调节宽槽21的不同高度位置，进而调节固定夹板1的高度和水平度。本实施例的固定杆2的数量为两个，分别在固定夹板1的两端。方便对水平度进行调节。
实施例3：本实施例的检测孔的数量为4个，在样品7变形量为10％、30％、50％和70％对应的固定夹板1位置各设置一个检测孔。也可以按照实际需要设置不同间隔距离不同数量的检测孔。本实施例的还包括用于控制成像板6水平、竖直移动的运动装置，进而控制成像位于成像板6的中间位置。本实施例的检测台上设置有滑轨，固定架的底部设置有滑动滚轮，滑轨方向与固定夹板1的长度方向一致。本实施例的检测孔位条形孔，用于对变形量进行连续测量。
实施例4：本实施例还提供一种梯度变形量样品7弥散强化相的检测方法，应用于上述检测装置，包括以下步骤：S1：轧制梯形楔状结构的样品7；
S2：将S1中制备的样品7放进固定夹板1中，并使样品7的长度方向与固定夹板1长度方向一致，且变形量位置对准相应的检测孔位置；S3：调节固定架的水平位置和固定夹板1的竖直高度和水平度，将检测孔调至与检测光源5对齐；S4：将成像板6调至与检测孔对齐，进行检测。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种梯度变形量样品弥散强化相的检测装置，样品为梯形楔状结构，沿着长度方向样品的厚度逐渐减小，其特征在于，包括检测光源、固定夹具和用于成像的成像板，所述固定夹具用于夹合所述样品，所述固定夹具包括固定夹板、固定架和和调节螺栓，所述固定夹板用于对所述样品进行固定，所述固定架垂直于检测台面布置，所述固定夹板通过所述调节螺栓固定在所述固定架上，且使所述固定夹板平行于所述成像板；所述固定夹板上设置有多个检测孔，所述检测孔沿着固定夹板的长度方向设置，所述样品的长度方向和所述固定夹板的长度方向一致。
2.根据权利要求1所述的梯度变形量样品弥散强化相的检测装置，其特征在于，所述固定夹板沿着长度方向的左右两侧设置有第一夹板和第二夹板，所述第一夹板和第二夹板之间设置有用于放置所述样品的检测腔，所述检测腔的宽度不小于所述样品的厚度。
3.根据权利要求1所述的梯度变形量样品弥散强化相的检测装置，其特征在于，所述固定架包括固定底座和固定杆，所述固定杆上设置有用于固定所述调节螺栓的调节宽槽，通过将调节螺栓设置在所述调节宽槽的不同高度位置，进而调节所述固定夹板的高度和水平度。
4.根据权利要求3所述的梯度变形量样品弥散强化相的检测装置，其特征在于，所述固定杆的数量为两个，分别在所述固定夹板的两端。
5.根据权利要求1所述的梯度变形量样品弥散强化相的检测装置，其特征在于，所述检测孔的数量为4个，在样品变形量为10％、30％、50％和70％对应的固定夹板位置各设置一个检测孔。
6.根据权利要求1所述的梯度变形量样品弥散强化相的检测装置，其特征在于，还包括用于控制所述成像板水平、竖直移动的运动装置，进而控制成像位于成像板的中间位置。
7.根据权利要求1所述的梯度变形量样品弥散强化相的检测装置，其特征在于，检测台上设置有滑轨，所述固定架的底部设置有滑动滚轮，所述滑轨方向与所述固定夹板的长度方向一致。
8.根据权利要求1所述的梯度变形量样品弥散强化相的检测装置，其特征在于，所述检测孔位条形孔，用于对变形量进行连续测量。
9.一种梯度变形量样品弥散强化相的检测方法，其特征在于，应用于权利要求1-8任意一项所述的检测装置，包括以下步骤：
S1：轧制梯形楔状结构的样品；
S2：将S1中制备的样品放进固定夹板中，并使样品的长度方向与固定夹板长度方向一致，且变形量位置对准相应的检测孔位置；
S3：调节固定架的水平位置和固定夹板的竖直高度和水平度，将检测孔调至与检测光源对齐；
S4：将成像板调至与检测孔对齐，进行检测。
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