CN114252337A - 多因素耦合原位拉伸试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多因素耦合原位拉伸试验装置，其包括：架体，能够与检测设备的测试台固定连接；拉伸机构，设置在架体上；夹持机构，包括分别用于夹持测试件两个端部的两个夹持模块，拉伸机构与两个夹持模块驱动连接，以使两个夹持模块同步相向或反向移动；环境加载组件，可拆卸地设置在架体上，且位于两个夹持模块之间，环境加载组件包括加载箱和加载物，加载箱具有腔室，加载物放置在腔室内，测试件的中部位于腔室内，加载物能够改变腔室的检测环境，以改变测试件中部的微观组织结构参数。通过本发明提供的技术方案，可以解决现有技术中的无法检测测试件在不同环境时处于不同应力状态下测试件微观组织的变化及对其材料宏观性能的影响等问题。

Description

多因素耦合原位拉伸试验装置

技术领域

本发明涉及材料微观结构与力学性能测试技术领域，具体而言，涉及一种多因素耦合原位拉伸试验装置。

背景技术

近年来，低碳发展理念越来越盛行，轻质工程材料例如铝合金，钛合金等越来越受到人们的关注。该类材料具有比强度高，耐腐蚀等特点，被广泛应用于航空航天、汽车轻量化、轨道交通等领域。

材料的微观组织决定其宏观性能，因此，人们通常采用X射线对材料进行微观组织表征以评价材料的宏观性能。为深入研究材料的微观组织与宏观性能，特别是材料的成形性能之间的关系，通常采用原位拉伸装置对材料进行拉伸，并通过X射线测试材料处于不同拉伸状态时微观组织的变化。具体地，将夹持有测试件的原位拉伸装置安装在X射线检测设备中，在原位拉伸装置对测试件进行拉伸的过程中，X射线检测仪器获取测试件处于不同拉伸状态时的参数。

众所周知，材料被加工成零部件用于设备或仪器时，在服役过程中往往会受到极端环境的影响。该环境会影响合金的位错、晶粒尺寸、第二相形貌等微观组织，通过微观组织进而影响宏观性能，进而会导致零部件失效。由此可知环境因素对材料服役过程的影响巨大。但是，通过现有的X射线检测仪器和原位拉伸装置配合仅仅能够检测测试件在简单环境即X射线检测设备内部室温环境下不同应力状态下的微观组织的变化，无法检测测试件在复杂环境时处于不同应力状态下的微观组织的变化。

发明内容

本发明提供一种多因素耦合原位拉伸试验装置，以解决现有技术中的无法检测测试件在不同环境时处于不同应力状态下的微观组织的变化问题。

本发明提供了一种多因素耦合原位拉伸试验装置，包括：架体，具有连接结构，连接结构能够与检测设备的测试台固定连接；拉伸机构，设置在架体上；夹持机构，包括沿长度方向对称设置的两个夹持模块，两个夹持模块用于夹持测试件的两个端部，拉伸机构与两个夹持模块驱动连接，以使两个夹持模块同步相向或反向移动，夹持模块与拉伸机构可拆卸连接；环境加载组件，可拆卸地设置在架体上，且位于两个夹持模块之间，环境加载组件包括加载箱和加载物，加载箱具有腔室，加载物放置在腔室内，测试件的中部位于腔室内，加载物能够改变腔室的检测环境，以改变测试件中部的微观组织结构参数

进一步地，加载箱包括箱体和盖体，箱体具有腔室，箱体的顶部具有开口，开口与腔室连通，盖体可拆卸地设置在箱体的顶部。

进一步地，箱体上设置有避让槽，避让槽设置在箱体相对的两个侧壁上，且位于箱体的顶部，避让槽的深度大于测试件的厚度，测试件的中部通过两个避让槽放置在腔室内，加载箱还包括密封块，密封块可拆卸地设置在箱体上，且位于避让槽内，密封块的结构与避让槽的结构相适配，密封块的顶部低于箱体的顶部，或者密封块的顶部与箱体的顶部平齐。

进一步地，拉伸机构包括：驱动组件；两个连接部，两个连接部与两个夹持模块一一对应连接，连接部与夹持模块的远离另一个夹持模块的一端可拆卸连接，且驱动组件通过连接部与夹持模块驱动连接。

进一步地，驱动组件包括：驱动件，设置在架体上；拉伸丝杠，驱动件与拉伸丝杠驱动连接，拉伸丝杠具有沿拉伸丝杠的延伸方向间隔设置的第一螺纹段和第二螺纹段，第一螺纹段和第二螺纹段的螺纹方向相反，其中一个夹持模块与第一螺纹段螺纹连接，另一个夹持模块与第二螺纹段螺纹连接。

进一步地，夹持模块具有夹持面，夹持面夹持测试件的端部，拉伸丝杠的轴线与夹持面位于同一水平面。

进一步地，连接部包括顺次连接的第一段、第二段和第三段，第一段和第三段均位于第二段的同一侧，第一段和第三段与驱动组件连接，第一段、第二段和第三段围设在夹持模块的外周，第二段对应夹持模块的远离另一个夹持模块的一端设置，拉伸机构还包括第一紧固件，第一紧固件穿设在连接部上并与夹持模块连接。

进一步地，拉伸机构包括两组驱动组件，驱动组件与夹持模块一一对应设置，且两组驱动组件分别位于两组夹持模块的分布方向的两侧。

进一步地，每个夹持模块包括：支撑部，拉伸机构与支撑部驱动连接；夹紧部，设置在支撑部上，且夹紧部用于将测试件的端部固定在支撑部上。

进一步地，夹紧部可拆卸地设置在支撑部的顶部，夹持模块还包括第二紧固件，第二紧固件穿过夹紧部并与支撑部连接。

进一步地，夹持模块还包括：限位结构，设置在支撑部与夹紧部之间，限位结构能够限制测试件在支撑部与夹紧部之间的位置；定位结构，设置在支撑部与夹紧部之间，定位结构能够确定支撑部与夹紧部之间的相对位置。

进一步地，多因素耦合原位拉伸试验装置还包括：测力件，用于检测拉力数据，测力件与拉伸机构电连接；位移感应组件，用于测试两个夹持模块的相对位移量，位移感应组件与拉伸机构电连接。

应用本发明的技术方案，对测试件的微观组织进行表征时，根据实验要求选取相互配合的加载箱和加载物，通过夹持机构对测试件的两个端部进行夹持，并使得测试件的中部位于加载箱的腔室中，通过加载物改变加载箱的腔室的检测环境，并通过拉伸机构驱动夹持机构对测试件进行拉伸，环境加载组件的设置，能够改变测试件所处的测试环境，可实现环境因素与拉伸应变耦合，模拟材料在服役过程中所处的实际工况，并对测试件进行X射线相关测试，进而能够检测测试件处于不同的测试环境以及不同的应力状态下微观组织，能够为材料服役前性能测试与研究提供可靠的数据支撑，并且，为进一步研究材料的宏观性能与微观组织结构之间的关系，解决材料在使用过程中的卡脖子问题提供了可能性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例提供的多因素耦合原位拉伸试验装置的结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例提供的夹持模块和加载箱的爆炸示意图；

图3示出了根据本发明实施例提供的夹持机构的侧视图；

图4示出了根据本发明实施例提供的多因素耦合原位拉伸试验装置的主视图；

图5示出了根据本发明实施例提供的多因素耦合原位拉伸试验装置的俯视图；

图6示出了根据本发明实施例提供的多因素耦合原位拉伸试验装置的侧视图；

图7示出了根据本发明实施例提供的多因素耦合原位拉伸试验装置的仰视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、架体；11、框体；12、连接杆；13、连接片；

20、夹持模块；

21、支撑部；22、夹紧部；221、螺纹通孔；24、限位结构；25、定位结构；251、定位柱；252、定位孔；253、定位块；254、定位缺口；

30、加载箱；301、腔室；302、开口；303、避让槽；

31、箱体；32、盖体；33、密封块；

41、驱动组件；411、驱动件；412、拉伸丝杠；

42、连接部；421、第一段；422、第二段；423、第三段；

43、第一紧固件；

50、测力件；

60、位移感应组件；61、位移传感器；62、固定座。

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

如图1至图7所示，本发明提供了一种多因素耦合原位拉伸试验装置，其包括架体10、拉伸机构、夹持机构和环境加载组件。其中，架体10具有连接结构，连接结构能够与检测设备的测试台固定连接。拉伸机构设置在架体10上。夹持机构包括沿长度方向对称设置的两个夹持模块20，两个夹持模块20用于夹持测试件的两个端部，拉伸机构与两个夹持模块20驱动连接，以使两个夹持模块20同步相向或反向移动，夹持模块20与拉伸机构可拆卸连接。环境加载组件可拆卸地设置在架体10上，且位于两个夹持模块20之间，环境加载组件包括加载箱30和加载物，加载箱30具有腔室301，加载物放置在腔室301内，测试件的中部位于腔室301内，加载物能够改变腔室301的检测环境，以改变测试件的中部的微观组织结构参数。

应用本发明的技术方案，对测试件的微观组织进行表征时，根据实验要求选取相互配合的加载箱30和加载物，通过夹持机构对测试件的两个端部进行夹持，并使得测试件的中部位于加载箱30的腔室301中，通过加载物改变加载箱30的腔室301的检测环境，并通过拉伸机构驱动夹持机构对测试件进行拉伸，环境加载组件的设置，能够改变测试件所处的测试环境，可实现环境因素与拉伸应变耦合，模拟材料在服役过程中所处的实际工况，并对测试件进行X射线相关测试，进而能够检测测试件处于不同的测试环境以及不同的应力状态下微观组织，能够为材料服役前性能测试与研究提供可靠的数据支撑，并且，为进一步研究材料的宏观性能与微观组织结构之间的关系，解决材料在使用过程中的卡脖子问题提供了可能性。除此之外，上述设置能够改变测试件的中部所处的环境状态，不改变测试件的端部所处的环境状态，能够保证测试件的端部的结构强度，保证拉伸过程的顺畅性。当根据实验需求需要更换不同类型的环境加载组件时，仅仅更换不同的环境加载组件即可，节约了装置的生产成本。

其中，可以通过加载物改变腔室301内的温度，此时，加载物可以为加热件，例如加热电阻丝，加载物也可以为制冷件，例如制冷片。材料被加工成零部件用于设备或仪器时，在服役过程中往往会受到极端环境的影响，例如用铝合金材料制造的发动机活塞始终在高压、高温环境中工作，该环境会影响合金的位错、晶粒尺寸、第二相形貌等微观组织，通过微观组织进而影响宏观性能，过高的压力和温度会造成零部件失效，给生产生活带来重大损失。同理，低温环境也会影响合金的微观组织，进而造成零部件失效。通过上述技术方案，便可模拟材料在高温或者低温的环境下处于某一恒定的温度下的不同应力状态的微观组织，也可以表征测试件在变温下的不同应力状态下的微观组织，还可以表征测试件在某一恒定应力状态时的处于不同温度下的微观组织，实现应力、温度因素耦合测试，更加符合材料在高温、高压环境下服役过程中的工况情况。

可选地，加载物还可以为测试件提供腐蚀环境。材料被加工成零部件用于设备或者仪器时，例如轮船、潜艇等装备长期处于海水环境中，海水腐蚀和海水压力同样对材料的微观组织产生破坏性影响从而影响装备使用寿命。通过上述技术方案，便可以根据实验需求表征测试件处于某一腐蚀程度、不同应力状态的微观组织，也可以表征测试件处于某一应力状态、不同腐蚀程度的微观组织，实现应力、腐蚀因素耦合测试，更加符合材料在应力、腐蚀环境下服役过程中的工况情况。加载物可以为腐蚀液，具体地，腐蚀液可以为酸、减溶液，也可以为海水。

如图1至图3所示，加载箱30包括箱体31和盖体32，箱体31具有腔室301，箱体31的顶部具有开口302，开口302与腔室301连通，盖体32可拆卸地设置在箱体31的顶部。其中，通过加载物改变腔室301内的温度时，首先将测试件的两个端部通过两个夹持组件进行夹持，并使得测试件的中部搭接在箱体31的顶部，并使得测试件对应箱体31的腔室301；之后，将盖体32盖设在箱体31的开口处。当腔室301内部的温度达到预设值时，并通过X射线检测设备对测试件进行表征测试。箱体31和盖体32配合，能够使得测试件的中部处于一个相对封闭的状态，进而能够尽快地改变腔室301内的温度，并且能够尽可能地保证腔室301内部的实际温度与试验预设温度相同，保证测试结果的准确性。

具体地，当加载物为加热电阻丝时，箱体31采用耐高温金属材料制成，如此，便可防止箱体31因受热发生变形的情况，保证对测试件进行加热的过程中箱体31的结构稳定性，进而保证测试的顺畅性。盖体32可由耐高温的玻璃材料制成，也可以由金属铍制成，如此，便能够保证X射线穿透盖体32的顺畅性，保证测试结果的精确性。其中，当加载物为制冷片时，箱体31可由金属材料制成，盖体32可由耐低温的玻璃材料制成，也可以由金属铍制成。当加载物为腐蚀液时，箱体31可采用PVC材料制成，如此，便可避免箱体31被腐蚀液腐蚀的情况，保证箱体31的使用寿命。盖体32可由玻璃材料制成，也可由金属铍制成。

可选地，加载物为腐蚀液时，将加载物倾倒入腔室301内，首先将测试件的两个端部通过两个夹持组件进行夹持，并使得测试件的中部搭接在箱体31的顶部，并使得测试件对应箱体31的腔室301；之后，向腔室301内倾倒腐蚀液，使得腐蚀液对测试件进行腐蚀，并将盖体32盖设在箱体31的开口处。当腐蚀结束后，并取出腐蚀液，通过X射线检测设备对测试件进行表征即可。箱体31和盖体32配合，能够使得腐蚀液处于一个相对密封的环境中，减少或者避免腐蚀作业时腐蚀液发生挥发的情况，保证测试结果的准确性。

进一步地，箱体31上设置有避让槽303，避让槽303设置在箱体31相对的两个侧壁上，且位于箱体31的顶部，避让槽303的深度大于测试件的厚度，测试件的中部通过两个避让槽303放置在腔室301内。加载箱30还包括密封块33，密封块33可拆卸地设置在箱体31上，且位于避让槽303内，密封块33的结构与避让槽303的结构相适配，密封块33的顶部低于箱体31的顶部，或者密封块33的顶部与箱体31的顶部平齐。具体地，避让槽303在水平方向的截面为矩形，且避让槽303的截面与测试件嵌入到避让槽303内的形状相适配。并且，可使密封块33的延伸方向的两个侧壁与避让槽303过盈配合。如此设置，使得测试件的顶部低于箱体31的顶部，并且在对测试件进行拉伸实验的过程中，避让槽303能够对测试件的拉伸过程起到导向以及限位的作用，进一步提升测试结果的准确性。并且，将避让槽303设置在箱体31的顶部，方便将密封块33装配至避让槽303内。

当加载物改变腔室301内部的温度时，密封块33能够保证箱体31和盖体32之间的密封效果，保证腔室301内的温度能够快速地达到预设值。具体地，密封块33的高度小于避让槽303的深度，当密封块33设置在避让槽303内后，密封块33的底部与测试件的顶部不发生相互干涉，即密封块33不影响测试件的拉伸作业。

可选地，当加载物为腐蚀液时，密封块33的设置，能够对避让槽303的顶部进行封堵，当腐蚀液浸没过测试件时，密封块33能够减少或者避免腐蚀液从避让槽303的顶部溢出的情况，进而能够保证对测试件的腐蚀效果，提升检测的准确性。具体地，可使密封块33的延伸方向的两个侧壁与避让槽303过盈配合。

如图1所示，拉伸机构包括驱动组件41和两个连接部42。其中，两个连接部42与两个夹持模块20一一对应连接，连接部42与夹持模块20的远离另一个夹持模块20的一端可拆卸连接，且驱动组件41通过连接部42与夹持模块20驱动连接。当对测试件进行拉伸时，启动驱动组件41，驱动组件41驱动两个连接部42移动，连接部42移动带动两个夹持模块20同步反向运动，以完成对测试件的拉伸。当需要对不同规格的测试件进行表征时，仅需要对连接部42与夹持模块20进行拆卸并更换另一组夹持模块20即可。如此设置，能够提升本装置的适应性，方便其对不同规格的测试件进行夹持。并且，本方案将连接部42与夹持模块20的远离另一个夹持模块20的一端可拆卸连接，能够方便对连接部42与夹持模块20进行拆装。

具体地，驱动组件41包括驱动件411和拉伸丝杠412。其中，驱动件411设置在架体10上，驱动件411与拉伸丝杠412驱动连接，拉伸丝杠412具有沿拉伸丝杠412的延伸方向间隔设置的第一螺纹段和第二螺纹段，第一螺纹段和第二螺纹段的螺纹方向相反，其中一个夹持模块20与第一螺纹段螺纹连接，另一个夹持模块20与第二螺纹段螺纹连接。当对测试件进行拉伸时，启动驱动件411，驱动件411驱动拉伸丝杠412转动，拉伸丝杠412转动驱动两个连接部42同步反向移动。第一螺纹段和第二螺纹段的设置，能够使得两个连接部42同步相向或者反向移动，并且，能使得两个连接部42在第一螺纹段和第二螺纹段的长度范围内的任意一个位置停止。除此之外，拉伸丝杠412还具有自锁功能，能够保证两个连接部42处于静止状态时的稳定性，进而能够减少或者避免测试件被拉伸之后发生回缩的情况，提升测试结果的稳定性。

如图1、图4至图6所示，夹持模块20具有夹持面，夹持面夹持测试件的端部，拉伸丝杠412的轴线与夹持面位于同一水平面。将拉伸丝杠412的轴线与夹持面设计为位于同一水平面时，能够保证拉伸丝杠412在拉伸过程中的直线度，减少或者避免测试件实际受到的拉伸力与预设的拉伸力之间的偏差，保证测试结果的精确度。

具体地，连接部42包括顺次连接的第一段421、第二段422和第三段423，第一段421和第三段423均位于第二段422的同一侧，第一段421和第三段423与驱动组件41连接，第一段421、第二段422和第三段423围设在夹持模块20的外周，第二段422对应夹持模块20的远离另一个夹持模块20的一端设置，拉伸机构还包括第一紧固件43，第一紧固件43穿设在连接部42上并与夹持模块20连接。上述设置使得两个连接部42形成的一个整体的框架结构，且两个连接部42形成的整体围设在两个夹持模块20的外侧，保证了整体结构的紧凑性。具体地，第一紧固件43设置在第二段422与夹持模块20之间，第一紧固件43穿过第二段422并与夹持模块20的靠近第二段422的一端螺纹连接。如此设置，能够提升拆装连接部42与夹持模块20之间的便捷性，并且能够避免第一紧固件43与测试件之间发生干涉的情况，保证拉伸过程的顺畅性。

具体地，架体包括框体11和四个连接杆12，框体11为水平放置的矩形框状结构，连接杆12设置在框体11的底部，且四个连接杆12分别对应框体11的四个拐角设置。环境加载组件的箱体31可拆卸地设置在框体11的中部，且两组夹持模块20沿框体的长度方向分布。如此设置，能够保证整个装置的结构的紧凑性。

其中，箱体31的底部具有相对设置的两个凸耳，两个凸耳与框体11的相对设置两个侧壁对应设置，多因素耦合原位拉伸试验装置还包括连接件，凸耳与框体11通过连接件可拆卸连接。如此设置，能够提升箱体与框体11之间拆装的便捷性。

可选地，箱体31与框体11之间设置有卡接结构，箱体31与框体11之间通过卡接结构可拆卸连接。

进一步地，拉伸机构包括两组驱动组件41，驱动组件41与夹持模块20一一对应设置，且两组驱动组件41分别位于两组夹持模块20的分布方向的两侧。上述设置，使得两组驱动组件41与两个连接部42配合形成一个闭合的环状结构，两组夹持模块20均位于该环状结构内。两组驱动组件41的设置，能够保证夹持模块20移动的顺畅性，进而能保证测试件受力的均匀性，保证测试结果的准确性。并且上述设置，能够保证多因素耦合原位拉伸试验装置的结构紧凑性。

进一步地，架体10还包括连接片13，连接片13与驱动组件41一一对应设置。驱动件411为电机，电机设置在连接片13上，拉伸丝杠412位于电机的上方，且拉伸丝杠412可转动地设置在连接片13上，电机的输出轴与拉伸丝杠412平行设置。

具体地，每个夹持模块20包括支撑部21和夹紧部22。其中，拉伸机构与支撑部21驱动连接。夹紧部22设置在支撑部21上，且夹紧部22用于将测试件的端部固定在支撑部21上。本方案中，夹紧部22与支撑部21相互贴合形成的平面形成夹持面，该夹持面与拉伸丝杠412的轴线方向处于同一水平面。并且，支撑部21与连接部42可拆卸连接。

进一步地，夹紧部22可拆卸地设置在支撑部21的顶部，夹持模块20还包括第二紧固件，第二紧固件穿过夹紧部22并与支撑部21连接。对测试件的端部进行夹持时，只需要将测试件的端部放置在支撑部21的顶部，之后，通过将夹紧部22放置在测试件上，并通过第二紧固件将夹紧部22与支撑部21进行连接固定即可。如此设置，能够提升对测试件夹持时的便捷性与稳定性。本方案中，第二紧固件设置有两组，两组第二紧固件分布在测试件的长度方向的两侧，且每组第二紧固件沿测试件的延伸方向设置有多个，本实施例中，每组第二紧固件设置有两个。上述设置，能够保证支撑部21与夹紧部22受力的均匀性，进而能够保证对测试件夹持的稳定性，保证测试结果的精确性。

如图2所示，夹紧部22的顶部设置有多个环形分布的螺纹通孔221，夹持模块20还包括多个第三紧固件，第三紧固件与螺纹通孔一一对应设置，第三紧固件通过螺纹通孔221与夹紧部22螺纹连接，且第三紧固件的底部用于与测试件的端部的表面抵接。第三紧固件的设置，能够进一步保证对测试件夹持的稳定性。本实施例中，第三紧固件为顶丝，具体地，将夹紧部22和支撑部21通过第二紧固件固定后，拧紧顶丝，使得顶丝的端部与测试件的上表面紧密抵接，以完成对测试件的固定。顶丝的设置，能够保证其与测试件端部之间的摩擦力，减少对测试件进行拉伸实验时测试件的端部与夹持模块20之间发生相对移动的情况，进而能够进一步提升对测试件夹持的稳定性，保证测试结果的精确度。

进一步地，夹持模块20还包括限位结构24。限位结构24设置在支撑部21与夹紧部22之间，限位结构24能够限制测试件在支撑部21与夹紧部22之间的位置。限位结构24的设置，能够保证测试件被拉伸时测试件的与夹持模块20之间的相对位置，避免或者减少测试件发生偏移的情况，保证测试结果的准确性。本方案中，支撑部21的顶部设置有限位槽，限位槽形成限位结构24。限位槽的延伸方向与测试件的延伸方向相同，限位槽的靠近另一个夹持模块20的一端为开口结构，且限位槽的形状与测试件的端部的形状相适配，测试件的端部能够嵌设在限位槽内，且测试件的端部与限位槽间隙配合。具体地，第三紧固件与限位槽相对设置，第二紧固件环形设置在限位槽的外周。限位槽的设置，能够对测试件起到定位的作用，并且在支撑部21的顶部设置限位槽，几乎不会影响夹紧部22与支撑部21之间的贴合稳定性。

进一步地，夹持模块20还包括定位结构25。定位结构25设置在支撑部21与夹紧部22之间，定位结构25能够确定支撑部21与夹紧部22之间的相对位置。通过设置定位结构25，能够提升对支撑部21与夹紧部之间定位的精确性与速度，提升对测试件夹持过程的顺畅性。

本方案中，支撑部21上设置有定位柱251，定位柱251设置在限位槽的外周，且定位柱251设置有至少两个。夹紧部22上设置有定位孔252，定位孔252与定位柱251一一对应设置。定位柱251和定位孔252配合形成定位结构25。定位柱251与定位孔252配合，其结构简单，定位方便。

进一步地，支撑部21的远离另一个夹持模块20的一端的顶部设置有定位块253，夹紧部22的远离另一个夹持模块20的一端设置有定位缺口254，定位缺口254的轮廓与定位块253的形状相适配，定位块253与定位缺口254配合形成定位结构25。定位块253与定位缺口254配合，其结构简单，且定位方便。

如图1和图2所示，多因素耦合原位拉伸试验装置还包括测力件50，用于检测拉力数据，测力件50与拉伸机构电连接。具体地，测力件50设置在支撑部21上，且位于支撑部21的与连接部42连接的一端。对测试件进行定力拉伸实验时，拉伸机构驱动两个夹持模块20同步反向移动，直至支撑部21的拉力值达到预设值，测力件50检测到该信息，并将该信息传递至拉伸机构，拉伸机构停止拉伸动作。具体地，测力件50设置在其中一个支撑部21上。该支撑部21包括沿两组夹持模块20的连线方向顺次连接配合段、过渡段和连接段，其中，配合段用于与夹紧部22配合，连接段与连接部42的靠近支撑部21的侧壁抵接并通过第二紧固件连接，并且，连接段的宽度和配合段的宽度均大于过渡段的宽度。测力件50设置有四个，四个测力件50环形设置在过渡段的周面上。如此设置，能够提升测力件50对过渡段的变形量的测试的精确度，进一步提升测试结果的精确性。并且上述设置，能够实现对测试件拉伸过程的自动化，进一步提升测试结果的精确度。

如图1和图7所示，多因素耦合原位拉伸试验装置还包括位移感应组件60。位移感应组件60用于测试两个夹持模块20的相对位移量，位移感应组件60与拉伸机构电连接。对测试件进行定量位移拉伸时，拉伸机构驱动两个夹持模块20同步反向移动，直至两个夹持模块20移动至预设位移量，拉伸机构停止驱动动作。位移感应组件60的设置，能够使得本装置实现定量位移的拉伸作业，提升拉伸过程中的测试件变形量的精确性，保证测试结果的精确性。

具体地，框体11具有避让孔，避让孔对应测试件的中部设置，位移感应组件60包括位移传感器61和两个固定座62。其中，固定座62与夹持模块20一一对应设置，固定座62可移动地穿设在避让孔内，固定座62的顶端与支撑部21连接，固定座62设置在支撑部21的靠近另一组夹持模块20的一端，且固定座62的顶面低于支撑部21的顶面，以避免测试件与固定座62接触。位移传感器61位于框体11的下方，固定座62的底端与位移传感器61配合连接，位移传感器61与驱动组件41电连接。在进行定量位移实验时，夹持模块20移动带动固定座62在避让孔内移动，位移传感器61检测固定座62的位移量，并将该位移信息传递至驱动组件41。位移传感器61和固定座62的设置，其结构简单，且装配方便。

通过本装置可进行温度因素与拉伸因素耦合的试验，也可进行腐蚀因素与拉伸因素耦合的试验，进而能够准确模拟材料的实际服役工况。具体地：

通过金属材质加载箱和变温加载物，例如电阻丝和制冷片，可实现材料的定量应力、应变拉伸。并且，通过控制材料在拉伸过程中测试件的环境温度，在拉伸和温度环境因素耦合下通过X射线衍射技术研究材料第二相、晶粒取向、晶粒尺寸、位错等变化规律，为材料在不同应力、应变和不同温度下服役提供可靠的试验数据。

通过耐腐蚀材质加载箱和腐蚀加载物，例如酸、碱溶液或海水等腐蚀液。可实现材料的定量应力、应变拉伸。并可提供酸性、碱性、海水等稳定的腐蚀环境，在拉伸和腐蚀因素耦合下通过X射线衍射技术研究第二相、晶粒取向、晶粒尺寸、位错等变化规律，为材料在不同应力、应变和腐蚀环境下服役提供可靠的试验数据。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。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讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

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 (12)

1.一种多因素耦合原位拉伸试验装置，其特征在于，包括：

架体（10），具有连接结构，所述连接结构能够与检测设备的测试台固定连接；

拉伸机构，设置在所述架体（10）上；

夹持机构，包括沿长度方向对称设置的两个夹持模块（20），两个所述夹持模块（20）用于夹持测试件的两个端部，所述拉伸机构与两个所述夹持模块（20）驱动连接，以使两个所述夹持模块（20）同步相向或反向移动，所述夹持模块（20）与所述拉伸机构可拆卸连接；

环境加载组件，可拆卸地设置在所述架体（10）上，且位于两个所述夹持模块（20）之间，所述环境加载组件包括加载箱（30）和加载物，所述加载箱（30）具有腔室（301），所述加载物放置在所述腔室（301）内，所述测试件的中部位于所述腔室（301）内，所述加载物能够改变所述腔室（301）的检测环境，以改变所述测试件中部的微观组织结构参数。

2.根据权利要求1所述的多因素耦合原位拉伸试验装置，其特征在于，所述加载箱（30）包括箱体（31）和盖体（32），所述箱体（31）具有所述腔室（301），所述箱体（31）的顶部具有开口（302），所述开口（302）与所述腔室（301）连通，所述盖体（32）可拆卸地设置在所述箱体（31）的顶部。

3.根据权利要求2所述的多因素耦合原位拉伸试验装置，其特征在于，所述箱体（31）上设置有避让槽（303），所述避让槽（303）设置在所述箱体（31）相对的两个侧壁上，且位于所述箱体（31）的顶部，所述避让槽（303）的深度大于所述测试件的厚度，所述测试件的中部通过两个所述避让槽（303）放置在所述腔室（301）内，所述加载箱（30）还包括密封块（33），所述密封块（33）可拆卸地设置在所述箱体（31）上，且位于所述避让槽（303）内，所述密封块（33）的结构与所述避让槽（303）的结构相适配，所述密封块（33）的顶部低于所述箱体（31）的顶部，或者所述密封块（33）的顶部与所述箱体（31）的顶部平齐。

4.根据权利要求1所述的多因素耦合原位拉伸试验装置，其特征在于，所述拉伸机构包括：

驱动组件（41）；

两个连接部（42），两个所述连接部（42）与两个所述夹持模块（20）一一对应连接，所述连接部（42）与所述夹持模块（20）的远离另一个所述夹持模块（20）的一端可拆卸连接，且所述驱动组件（41）通过所述连接部（42）与所述夹持模块（20）驱动连接。

5.根据权利要求4所述的多因素耦合原位拉伸试验装置，其特征在于，所述驱动组件（41）包括：

驱动件（411），设置在所述架体（10）上；

拉伸丝杠（412），所述驱动件（411）与所述拉伸丝杠（412）驱动连接，所述拉伸丝杠（412）具有沿所述拉伸丝杠（412）的延伸方向间隔设置的第一螺纹段和第二螺纹段，所述第一螺纹段和所述第二螺纹段的螺纹方向相反，其中一个所述夹持模块（20）与所述第一螺纹段螺纹连接，另一个所述夹持模块（20）与所述第二螺纹段螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的多因素耦合原位拉伸试验装置，其特征在于，所述夹持模块（20）具有夹持面，所述夹持面夹持所述测试件的端部，所述拉伸丝杠（412）的轴线与所述夹持面位于同一水平面。

7.根据权利要求4所述的多因素耦合原位拉伸试验装置，其特征在于，所述连接部（42）包括顺次连接的第一段（421）、第二段（422）和第三段（423），所述第一段（421）和所述第三段（423）均位于所述第二段（422）的同一侧，所述第一段（421）和所述第三段（423）与所述驱动组件（41）连接，所述第一段（421）、所述第二段（422）和所述第三段（423）围设在所述夹持模块（20）的外周，所述第二段（422）对应所述夹持模块（20）的远离另一个所述夹持模块（20）的一端设置，所述拉伸机构还包括第一紧固件（43），所述第一紧固件（43）穿设在所述连接部（42）上并与所述夹持模块（20）连接。

8.根据权利要求4所述的多因素耦合原位拉伸试验装置，其特征在于，所述拉伸机构包括两组所述驱动组件（41），所述驱动组件（41）与所述夹持模块（20）一一对应设置，且两组所述驱动组件（41）分别位于两组所述夹持模块（20）的分布方向的两侧。

9.根据权利要求1所述的多因素耦合原位拉伸试验装置，其特征在于，每个所述夹持模块（20）包括：

支撑部（21），所述拉伸机构与所述支撑部（21）驱动连接；

夹紧部（22），设置在所述支撑部（21）上，且所述夹紧部（22）用于将所述测试件的端部固定在所述支撑部（21）上。

10.根据权利要求9所述的多因素耦合原位拉伸试验装置，其特征在于，所述夹紧部（22）可拆卸地设置在所述支撑部（21）的顶部，所述夹持模块（20）还包括第二紧固件，所述第二紧固件穿过所述夹紧部（22）并与所述支撑部（21）连接。

11.根据权利要求9所述的多因素耦合原位拉伸试验装置，其特征在于，所述夹持模块（20）还包括：

限位结构（24），设置在所述支撑部（21）与所述夹紧部（22）之间，所述限位结构（24）能够限制所述测试件在所述支撑部（21）与所述夹紧部（22）之间的位置；

定位结构（25），设置在所述支撑部（21）与所述夹紧部（22）之间，所述定位结构（25）能够确定所述支撑部（21）与所述夹紧部（22）之间的相对位置。

12.根据权利要求1所述的多因素耦合原位拉伸试验装置，其特征在于，所述多因素耦合原位拉伸试验装置还包括：

测力件（50），用于检测拉力数据，所述测力件（50）与所述拉伸机构电连接；

位移感应组件（60），用于测试两个所述夹持模块（20）的相对位移量，所述位移感应组件（60）与所述拉伸机构电连接。

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