CN208171759U - 用于中子散射分析的材料力学性能原位测试仪器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于中子散射分析的材料力学性能原位测试仪器，属于材料力学性能测试领域。仪器整体采用卧式布置，可实现高温下拉扭复合载荷的加载。加载模块通过环状电阻丝加热片对试件进行均匀加热，最高加热温度可达1100℃；加载模块前后安装有中子镜片，其尺寸确保中子束流能照射试件的指定位置。优点在于：采用双端同步拉伸，保证试样在拉扭过程中，中子束流照射区域不发生偏移；滚珠丝杠和扭转轴在同一轴线上，有效提高了测试结果的准确性；能在满足中子散射应力谱仪束流角度要求的条件下，对试件进行力‑热耦合加载；可与中子散射应力谱仪集成使用，实时动态监测被测试件的内部应力、应变分布及微观组织结构的演化等信息。

Description

用于中子散射分析的材料力学性能原位测试仪器

技术领域

本实用新型涉及材料力学性能原位测试仪器领域，特别涉及一种用于中子散射分析的材料力学性能原位测试仪器。可以在中子散射的环境下为被测试件提供拉/压、扭转多种载荷，并通过加载模块为被测试件提供高温环境，配合中子散射应力谱仪可获取被测试件的内部应力、应变分布及微观织构的演化等信息，并结合其他原位观测装置可以有效地对被测试件进行力学性能测试。

背景技术

随着经济的高速发展，国防工程、航空航天、核能等领域得以迅速发展，对服役条件下材料的力学性能提出了更高的要求，由此引发了材料科技的快速发展，各类新材料不断涌现，对这些新材料的力学性能测试分析逐渐成为研究的热点。材料力学性能观测手段也随之迅速发展起来，其中中子散射技术是利用低能中子的散射效应获取物质相关信息的一种实验技术，是目前解决材料科学和凝聚态物质物理学等多个学科领域特定科学问题的不可或缺的重要科学手段，中子散射技术配合原位加载技术能够获取服役条件下材料的内部应力、应变分布及微观织构的演化等信息，可实现对服役条件下材料的宏观性能和微观结构变化的联合研究。欧美国家实验室皆将中子散射应力测量技术列为材料工程研究的重点，同时利用力-热耦合加载等原位测量技术为各种微、介观力学模型提供必要的实验数据，帮助建立材料损伤的新判据，为材料的服役安全性和可靠性提供准确的评估。但由于国内中子散射技术处于起步阶段，鲜有适合中子散射分析环境的力学加载装置，因此研究用于中子散射分析的材料力学性能原位测试仪器具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于中子散射分析的材料力学性能原位测试仪器，解决了现有材料性能测试仪器不能在中子散射分析环境下进行材料力学性能原位测试的问题，且在一定程度上填补了现有技术的空白。本实用新型可以实现在中子散射分析环境下对试件同时进行拉/压和扭转，并且采用电阻丝加热片对试件进行加热，最高可达1100℃。本实用新型滚珠丝杠和扭转轴在同一轴线上，即拉伸轴和扭转轴同轴，消除了传统拉扭力学加载装置的由于拉伸扭转不在同一轴线上产生的弯矩，使测试结果更加准确。本实用新型采用双向拉扭，运用双向同步运动方式，保证试样在拉扭过程中，中子束流照射区域不发生偏移。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

用于中子散射分析的材料力学性能原位测试仪器，包括底座1、加载模块2、高温腔支撑座3、扭转模块4、拉伸模块5、导轨滑块模块6、位移测量模块7、同步带模块8、拉扭传感器9、扭转角度测量模块10，所述加载模块2通过电阻丝加热片223对试件209进行加热，并通过高温腔支撑座3与底座1固连；所述扭转模块4、拉伸模块5通过拉扭传感器9、夹具体201对试件209进行力学加载，所述扭转模块4固定在丝杠螺母座501上，所述拉伸模块5通过滑块602固定在导轨滑块模块6上，所述导轨滑块模块6固定在底座1上；所述同步带模块8带动拉伸模块5的滚珠丝杠503转动，并固定在底座1上；所述位移测量模块7固定在导轨定位块601上；所述拉扭传感器9一端与轴连接法兰410相连，另一端与夹具体201相连；所述扭转角度测量模块10固定在轴承座412上。

所述的扭转模块4是：扭转力矩电机401通过扭转减速器402与扭转力矩电机支架405相连，并固定在拉伸模块5的丝杠螺母座501上；小齿轮408通过齿轮端盖407固定在扭转减速器402轴上，大齿轮409与扭转轴413相连，扭转轴413一端通过深沟球轴承Ⅰ411与轴承座412相连，另一端通过双向推力球轴承417、深沟球轴承Ⅱ415与丝杠螺母座501相连；轴承座412通过连接杆416与丝杠螺母座501相连，并固定在导轨滑块模块6的滑块602上；双向推力球轴承417通过圆螺母418与扭转轴413相连，并通过轴承端盖Ⅰ403与丝杠螺母座501相连，深沟球轴承Ⅱ415分别与轴承端盖Ⅰ403、轴承端盖Ⅱ406相连，轴承端盖Ⅰ403、垫片404、轴承端盖Ⅱ406固定在丝杠螺母座501上；轴套414一端与深沟球轴承Ⅱ415相连，另一端与大齿轮409相连；轴连接法兰410一端与扭转轴413相连，另一端与拉扭传感器9相连；扭转力矩电机401通过扭转减速器402和齿轮传动副将动力传递到扭转轴413，然后通过轴连接法兰410将动力传递到拉扭传感器9，从而带动夹具体201扭转。

所述的同步带模块8是：同步带力矩电机801、同步带减速器802分别与同步带力矩电机支架804相连，并固定在力矩电机支撑座803上，力矩电机支撑座803固定在底座1上；小同步带轮805固定在同步带减速器802轴上，大同步带轮809通过带轮端盖810、固定螺栓811固定在拉伸模块5的滚珠丝杠503轴上，同步带808安装在大、小同步带轮上，张紧轮模块806通过内六角螺栓Ⅱ807固定在力矩电机支撑座803上，并对同步带808进行张紧；同步带力矩电机801通过大、小同步带轮将动力传递到滚珠丝杠503上。

所述的拉伸模块5是：滚珠丝杠503通过方螺母507、轴承挡圈508、角接触球轴承509与滚珠丝杠轴承座505相连，轴承端盖506固定在滚珠丝杠轴承座505上，滚珠丝杠轴承座505固定在支撑座504上，支撑座504固定在导轨滑块模块6的导轨定位块601上；丝杠螺母502与滚珠丝杠503相连，丝杠螺母座501通过内六角螺栓510和丝杠螺母502固连，丝杠螺母座501固定在滑块602上；滚珠丝杠503转动带动丝杠螺母502做往复直线运动，然后通过丝杠螺母座501带动扭转模块4的扭转轴413做往复直线运动，最后通过拉扭传感器9带动夹具体201做往复直线运动。

所述的扭转模块4、拉伸模块5、同步带模块8分别有两套，在仪器两端呈对称布置，实现对被测试样的双端拉扭加载。

所述的扭转轴413一端开有空间扩展孔，滚珠丝杠503的一部分伸入该空间扩展孔内。

所述的拉扭传感器9一端通过法兰与轴连接法兰410相连，另一端通过法兰与夹具体201相连，使拉伸模块5、扭转模块4和加载模块2分开，如需在其他环境下进行材料力学性能测试，仅需更换加载模块2即可。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型是用于中子散射分析进行设计的材料力学性能原位测试仪器，因此本实用新型能够在满足中子散射应力谱仪束流角度要求的条件下，对试件进行拉伸/压缩、扭转及高温加载；本实用新型采用两端同步拉伸的方式，保证试样在拉伸过程中，中子束流照射区域不发生偏移；本实用新型中滚珠丝杠和扭转轴在同一轴线上，即拉伸轴和扭转轴同轴，避免了拉伸与扭转轴线不同轴产生冗余弯矩的问题，有效提高了测试结果的准确性；本实用新型可与中子散射应力谱仪集成使用，获取试件的晶间应力分布和织构演化信息，对研究材料在服役条件下承受复合载荷的损伤机制具有指导意义；本实用新型中的加载模块和拉、扭模块是分开的，如需在其他环境下对试件进行材料力学性能分析，只需更换加载模块即可实现要求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的加载模块结构示意图；

图3为本实用新型的拉伸、扭转模块结构示意图；

图4为本实用新型的拉伸模块剖面图；

图5为本实用新型的同步带模块结构示意图；

图6为本实用新型的导向支撑模块结构示意图；

图7为本实用新型的扭转角度测量模块结构示意图；

图8为本实用新型的工作原理示意图。

图中：1、底座；2、加载模块；201、夹具体；202、螺堵；203、冷却水挡桶；204、冷却水法兰盘；205、水管接头；206、法兰盘；207、真空计；208、真空计法兰盘；209、试件；210、放气阀组件；211、真空腔外壁；212、真空腔内壁；213、冷却水管接头；214、螺栓；215、螺母垫片；216、螺母；217、密封圈；218、夹具体座；219、深沟球轴承；220、中子镜支架；221、电极支座；222、电极；223、电阻丝加热片；224、加热片支架；225、中子镜片；226、热电偶座；227、热电偶；3、高温腔支撑座； 4、扭转模块；401、扭转力矩电机；402、扭转减速器；403、轴承端盖Ⅰ；404、垫片；405、扭转力矩电机支架；406、轴承端盖Ⅱ；407、齿轮端盖；408、小齿轮；409、大齿轮；410、轴连接法兰；411、深沟球轴承Ⅰ；412、轴承座；413、扭转轴；414、轴套；415、深沟球轴承Ⅱ；416、连接杆；417、双向推力球轴承；418、圆螺母；5、拉伸模块；501、丝杠螺母座；502、丝杠螺母；503、滚珠丝杠；504、支撑座；505、滚珠丝杠轴承座；506、轴承端盖；507、方螺母；508、轴承挡圈；509、角接触球轴承；510、内六角螺栓；6、导轨滑块模块；601、导轨定位块；602、滑块；603、直线导轨；7、位移测量模块；701、内六角螺栓Ⅰ；702、光栅测头连接板；703、光栅测头；704、光栅尺；705、光栅尺固定块；8、同步带模块；801、同步带力矩电机；802、同步带减速器；803、力矩电机支撑座；804、同步带力矩电机支架；805、小同步带轮；806、张紧轮模块；807、内六角螺栓Ⅱ；808、同步带；809、大同步带轮；810、带轮端盖；811、固定螺栓；9、拉扭传感器；10、扭转角度测量模块； 1001、圆光栅；1002、圆光栅测头；1003、圆光栅测头固定板。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的详细内容及其具体实施方式。

参见图1至图7所示，本实用新型的用于中子散射分析的材料力学性能原位测试仪器，仪器整体采用卧式布置，包括底座1、加载模块2、高温腔支撑座3、扭转模块4、拉伸模块5、导轨滑块模块6、位移测量模块7、同步带模块8、拉扭传感器9、扭转角度测量模块10，所述加载模块2通过电阻丝加热片223对试件209进行加热，并通过高温腔支撑座3与底座1固连；所述扭转模块4、拉伸模块5通过拉扭传感器9、夹具体201对试件209进行力学加载，所述扭转模块4固定在丝杠螺母座501上，所述拉伸模块5通过滑块602固定在导轨滑块模块6上，所述导轨滑块模块6固定在底座1上；所述同步带模块8带动拉伸模块5的滚珠丝杠503转动，并固定在底座1上；所述位移测量模块7固定在导轨定位块601上；所述拉扭传感器9一端与轴连接法兰410相连，另一端与夹具体201相连；所述扭转角度测量模块10固定在轴承座412上。

参见图2所示，所述的加载模块2中，试件209通过两端的螺纹和夹具体201相连，夹具体201与冷却水挡桶203固连，冷却水挡桶203通过深沟球轴承219、密封圈217与冷却水法兰盘204相连，并通过密封圈和夹具体座218相连，冷却水法兰盘204通过螺栓214、螺母垫片215、螺母216与法兰盘206相连，夹具体座218与真空腔外壁211固连，在螺堵202和夹具体201的中间的冷却水道上，水管接头205固定在冷却水法兰盘204上；电阻丝加热片223固定在加热片支架224上，加热片支架224与真空腔内壁212相连；真空计207与真空计法兰盘208相连，电极222与电极支座221相连，热电偶227与热电偶座226相连，真空计法兰盘208、放气阀组件210、冷却水管接头213、电极支座221相连、热电偶座226均固定在真空腔外壁211上；中子镜片225通过中子镜支架220固定在真空腔内外壁上。电阻丝加热片223对试件209进行加热，夹具体201对试件209进行力学加载，冷却水通过水管接头205流入夹具体201内部对其进行冷却。

参见图3所示，所述的扭转模块4包括扭转力矩电机401、扭转减速器402、轴承端盖Ⅰ403、垫片404、扭转力矩电机支架405、轴承端盖Ⅱ406、齿轮端盖407、小齿轮408、大齿轮409、轴连接法兰410、深沟球轴承Ⅰ411、轴承座412、扭转轴413、轴套414、深沟球轴承Ⅱ415、连接杆416、双向推力球轴承417、圆螺母418。扭转力矩电机401通过扭转减速器402与扭转力矩电机支架405相连，并固定在拉伸模块5的丝杠螺母座501上；小齿轮408通过齿轮端盖407固定在扭转减速器402轴上，大齿轮409与扭转轴413相连，扭转轴413一端通过深沟球轴承Ⅰ411与轴承座412相连，另一端通过双向推力球轴承417、深沟球轴承Ⅱ415与丝杠螺母座501相连；轴承座412通过连接杆416与丝杠螺母座501相连，并固定在导轨滑块模块6的滑块602上；双向推力球轴承417通过圆螺母418与扭转轴413相连，并通过轴承端盖Ⅰ403与丝杠螺母座501相连，深沟球轴承Ⅱ415分别与轴承端盖Ⅰ403、轴承端盖Ⅱ406相连，轴承端盖Ⅰ403、垫片404、轴承端盖Ⅱ406固定在丝杠螺母座501上；轴套414一端与深沟球轴承Ⅱ415相连，另一端与大齿轮409相连；轴连接法兰410一端与扭转轴413相连，另一端与拉扭传感器9相连；扭转力矩电机401通过扭转减速器402和齿轮传动副将动力传递到扭转轴413，然后通过轴连接法兰410将动力传递到拉扭传感器9，从而带动夹具体201扭转。

参见图5所示，所述的同步带模块8包括同步带力矩电机801、同步带减速器802、力矩电机支撑座803、同步带力矩电机支架804、小同步带轮805、张紧轮模块806、内六角螺栓Ⅱ807、同步带808、大同步带轮809、带轮端盖810、固定螺栓811。同步带力矩电机801、同步带减速器802分别与同步带力矩电机支架804相连，并固定在力矩电机支撑座803上，力矩电机支撑座803固定在底座1上；小同步带轮805固定在同步带减速器802轴上，大同步带轮809通过带轮端盖810、固定螺栓811固定在拉伸模块5的滚珠丝杠503轴上，同步带808安装在大、小同步带轮上，张紧轮模块806通过内六角螺栓Ⅱ807固定在力矩电机支撑座803上，并对同步带808进行张紧；同步带力矩电机801通过大、小同步带轮将动力传递到滚珠丝杠503上。

参见图4所示，所述的拉伸模块5包括丝杠螺母座501、丝杠螺母502、滚珠丝杠503、支撑座504、滚珠丝杠轴承座505、轴承端盖506、方螺母507、轴承挡圈508、角接触球轴承509、内六角螺栓510。滚珠丝杠503通过方螺母507、轴承挡圈508、角接触球轴承509与滚珠丝杠轴承座505相连，轴承端盖506固定在滚珠丝杠轴承座505上，滚珠丝杠轴承座505固定在支撑座504上，支撑座504固定在导轨滑块模块6的导轨定位块601上；丝杠螺母502与滚珠丝杠503相连，丝杠螺母座501通过内六角螺栓510和丝杠螺母502固连，丝杠螺母座501固定在滑块602上；滚珠丝杠503转动带动丝杠螺母502做往复直线运动，然后通过丝杠螺母座501带动扭转模块4的扭转轴413做往复直线运动，最后通过拉扭传感器9带动夹具体201做往复直线运动。

所述的扭转模块4、拉伸模块5、同步带模块8分别有两套，在仪器两端呈对称布置，实现对被测试样的双端拉扭加载。这样使用两端同步拉伸的方式，能够保证试样在拉扭过程中，中子束流照射区域不发生偏移。

所述的扭转轴413一端开有空间扩展孔，滚珠丝杠503的一部分伸入该空间扩展孔内，在不影响拉/压的情况下，减少了整个装置的长度，使装置更加紧凑。

参见图6所示，所述的导轨滑块模块6包括导轨定位块601、滑块602、直线导轨603。导轨定位块601通过螺栓固定在底座1上，直线导轨603与导轨定位块601固连，滑块602安装在直线导轨603上。每根直线导轨603上安装有三个滑块602。

所述的位移测量模块7包括内六角螺栓Ⅰ701、光栅测头连接板702、光栅测头703、光栅尺704、光栅尺固定块705。光栅测头连接板702通过内六角螺栓Ⅰ701固定在丝杠螺母座501上，光栅测头703固定在光栅测头连接板702上；光栅尺704通过光栅尺固定块705固定在导轨定位块601上。光栅测头703跟随丝杠螺母座501运动，与光栅尺704发生相对运动，从而测得拉伸位移。

所述的拉扭传感器9一端通过法兰与轴连接法兰410相连，另一端通过法兰与夹具体201相连，使拉伸模块5、扭转模块4和加载模块2分开，如需在其他环境下进行材料力学性能测试，仅需更换加载模块2即可。

参见图7所示，所述的扭转角度测量模块10包括圆光栅1001、圆光栅测头1002、圆光栅测头固定板1003。圆光栅1001固定在扭转轴413上，圆光栅测头1002固定在圆光栅测头固定板1003上，圆光栅测头固定板1003通过螺栓固定在轴承座412上。圆光栅1001随扭转轴413转动，和圆光栅测头1002发生相对运动，从而测得扭转角度。

实施例：

参见图1至图7所示，本实用新型的用于中子散射分析的材料力学性能原位测试仪器整体采用卧式布置，包括：扭转模块4、拉伸模块5、加载模块2、检测单元等，可实现高温下拉扭复合载荷的加载。其中加载模块通过环状电阻丝加热片对试件进行均匀加热，最高加热温度可达1100℃；加载模块前后安装有中子镜片，其尺寸确保中子束流能照射试件的指定位置。本实用新型的优势在于：1、本实用新型采用双端同步拉伸，保证试样在拉扭过程中，中子束流照射区域不发生偏移；2、滚珠丝杠和扭转轴在同一轴线上，避免了拉伸与扭转轴线不同轴产生冗余弯矩的问题，有效提高了测试结果的准确性；3、本实用新型能在满足中子散射应力谱仪束流角度要求的条件下，对试件进行力-热耦合加载。4、本实用新型可与中子散射应力谱仪集成使用，实时动态监测被测试件的内部应力、应变分布及微观组织结构的演化等信息，并可结合其他原位观测装置有效地对被测试件进行力学性能测试，对研究材料在高温条件下承受复合载荷的损伤机制具有指导意义。

所述的扭转模块4是：扭转力矩电机401提供动力输出，然后经扭转减速器402减速增扭，通过小齿轮408与大齿轮409所组成的齿轮传动副和扭转轴413相连，将扭转动力传至扭转轴413上，最后通过轴连接法兰410和拉扭传感器9相连，并进一步通过拉扭传感器9将扭转动力传递到加载模块2中的夹具体201上。其中，扭转力矩电机401通过螺栓和扭转减速器402紧固连接，扭转减速器402通过螺栓和扭转力矩电机支架405固连，扭转力矩电机支架405通过螺栓固定在丝杠螺母座501上；小齿轮408通过键和扭转减速器402的输出轴相连，并通过齿轮端盖407固定在扭转减速器402上；大齿轮409通过键和扭转轴413相连，一端通过扭转轴413轴肩定位，另一端通过轴套414定位；扭转轴413一端通过双向推力球轴承417和深沟球轴承Ⅱ415与丝杠螺母座501相连，另一端通过深沟球轴承Ⅰ411与轴承座412相连，扭转轴413的一端空间扩展孔；双向推力球轴承417通过圆螺母418与扭转轴413相连，通过轴承端盖Ⅰ403和丝杠螺母座501相连；深沟球轴承Ⅱ415外圈固定在轴承端盖Ⅰ403上，并通过轴承端盖Ⅱ406定位；轴承端盖Ⅰ403、轴承端盖Ⅱ406、垫片404通过螺栓固定在丝杠螺母座501上；轴连接法兰410一端通过螺栓和扭转轴413固连，另一端通过螺栓和拉扭传感器9固连；轴承座412通过螺栓和滑块602固连，并通过连接杆416和丝杠螺母座501相连。

所述的拉伸模块5由同步带力矩电机801提供动力，然后经同步带减速器802减速增扭，通过小同步带轮805、同步带808、大同步带轮809所组成的同步带传动副与滚珠丝杠503相连，并将动力传递给滚珠丝杠503，滚珠丝杠503旋转带动丝杠螺母502进行直线往复运动，并通过丝杠螺母座501带动扭转轴413、轴连接法兰410、拉扭传感器9进行直线往复运动。这里采用双向拉伸，通过控制两端的同步带力矩电机801同步运动，保证试样在拉伸过程中，中子束流照射区域不发生偏移。其中，同步带力矩电机801通过螺栓和同步带减速器802固连，同步带减速器802通过螺栓和同步带力矩电机支架804固连，同步带力矩电机支架804通过螺栓固定在电机支撑座803上，电机支撑座803通过螺栓固定在底座1上；小同步带轮805通过键和同步带减速器802输出轴相连，并通过带轮端盖810、固定螺母811固定在同步带减速器802上；大同步带轮809通过键和滚珠丝杠503相连，并通过带轮端盖810、固定螺母811固定在滚珠丝杠503上；同步带808和小同步带轮805、大同步带轮809相连，并用张紧轮模块806进行张紧；张紧轮模块806通过内六角螺栓Ⅱ807固定在电机支撑座803上，通过旋转张紧轮模块806实现不同的张紧力；滚珠丝杠503一端通过角接触球轴承509和滚珠丝杠轴承座505相连，轴承端盖506通过螺栓固定在滚珠丝杠轴承座505上，方螺母507、轴承挡圈506和滚珠丝杠503相连，对轴承进行定位，滚珠丝杠轴承座505和支撑座504通过螺栓固定在导轨定位快601上；丝杠螺母502套在滚珠丝杠503上，并通过内六角螺栓510和丝杠螺母座501固连，从而带动丝杠螺母座501往复运动；丝杠螺母座501底部和四个滑块602相连。

参见图2所示，所述的加载模块2由电阻丝加热片223对试件209进行加热，使试件209实现从室温到1100℃的温度变化，拉扭模块通过拉扭传感器9将动力传递给夹具体201，然后由夹具体201带动试件209进行拉伸和扭转；夹具体201内设有冷却水道，冷却水从上方的水管接头205流入，首先进入冷却水法兰盘204的环形槽内，然后通过冷却水挡桶203上的小孔流入夹具体201的短环形槽内，并通过小孔流入中间的冷却水道，接着通过冷却水道末端的小孔流入长环形槽内，并通过冷却水挡桶203上的小孔流入冷却水法兰盘204的环形槽内，最后通过下方的水管接头205流出，从而保证夹具体201处于合适的工作温度；试件209处于由真空腔外壁211和真空腔内壁212组成的真空腔内，真空腔还外接有真空计207、放气阀组件210、冷却水管接头213、电极222、热电偶227，真空腔前后设有中子镜片225，中子散射应力分析谱仪可以通过中子镜片225对试件209进行分析。其中，电阻丝加热片223有两片，均布在试件209周围，并通过螺栓固定在加热片支架224上，加热片支架224和真空腔内壁相连；试件209通过两端的螺纹和夹具体201固连；夹具体201和冷却水挡桶203焊接在一起，且一端通过螺栓和拉扭传感器9固连，螺堵202固连在夹具体201的冷却水道上；冷却水挡桶203通过深沟球轴承219、三个密封圈217和冷却水法兰盘204相连，并通过密封圈和夹具体座218相连；冷却水法兰盘204通过螺栓214、螺母垫片215、螺母216和法兰盘206固连；夹具体座218和真空腔外壁211、真空腔内壁212焊接在一起；水管接头205和冷却水法兰盘204固连；真空计207和真空计法兰盘208固连，真空计法兰盘208和真空腔内、外壁固连；放气阀组件210和真空腔内、外壁固连；冷却水管接头213和真空腔内、外壁固连；电极222固定在电极支座221上，电极支座221和真空腔内、外壁固连；热电偶227固定在热电偶座226上，热电偶座226和真空腔内、外壁固连；中子镜片225固定在中子镜支架220上，中子镜支架220和真空腔内、外壁固连。

参见图6所示，所述的加载模块2的真空腔外壁211固定在高温腔支撑座3上，高温腔支撑座3通过螺栓和底座1固连；所述的导轨滑块模块6中的滑块602和直线导轨603相连，并在其上滑动；直线导轨603通过螺栓和导轨定位块601固连，每根上有三个滑块602；导轨定位块601通过螺栓和底座1固连。

所述的检测单元包括位移测量模块7、扭转角度测量模块10以及拉扭传感器9。所述的位移测量模块7中的光栅尺704通过光栅尺固定块705固定在导轨定位块601上；光栅测头703通过螺栓和光栅测头连接板702固连，光栅测头连接板702通过内六角螺栓Ⅰ701和丝杠螺母座501固连。光栅测头703随着丝杠螺母座501运动，从而测得丝杠螺母座501的位移。所述的扭转角度测量模块10中的圆光栅1001通过螺栓固定在扭转轴413上，圆光栅测头1002和圆光栅测头固定板1003固连，圆光栅测头固定板1003通过螺栓固定在轴承座412上。圆光栅1001随着扭转轴413旋转而旋转，从而测得扭转轴413的旋转角度。

参见图8所示，本实用新型的工作原理示意图中，为拉伸力，为压缩力，M为弯曲力。电阻丝加热片223对试件209进行加热，冷却液对夹具体201进行冷却。

以上所述仅为本实用新型的优选实例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡对本实用新型所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于中子散射分析的材料力学性能原位测试仪器，其特征在于：包括底座（1）、加载模块（2）、高温腔支撑座（3）、扭转模块（4）、拉伸模块（5）、导轨滑块模块（6）、位移测量模块（7）、同步带模块（8）、拉扭传感器（9）、扭转角度测量模块（10），所述加载模块（2）通过电阻丝加热片（223）对试件（209）进行加热，并通过高温腔支撑座（3）与底座（1）固连；所述扭转模块（4）、拉伸模块（5）通过拉扭传感器（9）、夹具体（201）对试件（209）进行力学加载，所述扭转模块（4）固定在丝杠螺母座（501）上，所述拉伸模块（5）通过滑块（602）固定在导轨滑块模块（6）上，所述导轨滑块模块（6）固定在底座（1）上；所述同步带模块（8）带动拉伸模块（5）的滚珠丝杠（503）转动，并固定在底座（1）上；所述位移测量模块（7）固定在导轨定位块（601）上；所述拉扭传感器（9）一端与轴连接法兰（410）相连，另一端与夹具体（201）相连；所述扭转角度测量模块（10）固定在轴承座（412）上。

2.根据权利要求1所述的用于中子散射分析的材料力学性能原位测试仪器，其特征在于：所述的扭转模块（4）是：扭转力矩电机（401）通过扭转减速器（402）与扭转力矩电机支架（405）相连，并固定在拉伸模块（5）的丝杠螺母座（501）上；小齿轮（408）通过齿轮端盖（407）固定在扭转减速器（402）轴上，大齿轮（409）与扭转轴（413）相连，扭转轴（413）一端通过深沟球轴承Ⅰ（411）与轴承座（412）相连，另一端通过双向推力球轴承（417）、深沟球轴承Ⅱ（415）与丝杠螺母座（501）相连；轴承座（412）通过连接杆（416）与丝杠螺母座（501）相连，并固定在导轨滑块模块（6）的滑块（602）上；双向推力球轴承（417）通过圆螺母（418）与扭转轴（413）相连，并通过轴承端盖Ⅰ（403）与丝杠螺母座（501）相连，深沟球轴承Ⅱ（415）分别与轴承端盖Ⅰ（403）、轴承端盖Ⅱ（406）相连，轴承端盖Ⅰ（403）、垫片（404）、轴承端盖Ⅱ（406）固定在丝杠螺母座（501）上；轴套（414）一端与深沟球轴承Ⅱ（415）相连，另一端与大齿轮（409）相连；轴连接法兰（410）一端与扭转轴（413）相连，另一端与拉扭传感器（9）相连；扭转力矩电机（401）通过扭转减速器（402）和齿轮传动副将动力传递到扭转轴（413），然后通过轴连接法兰（410）将动力传递到拉扭传感器（9），从而带动夹具体（201）扭转。

3.根据权利要求1所述的用于中子散射分析的材料力学性能原位测试仪器，其特征在于：所述的同步带模块（8）是：同步带力矩电机（801）、同步带减速器（802）分别与同步带力矩电机支架（804）相连，并固定在力矩电机支撑座（803）上，力矩电机支撑座（803）固定在底座（1）上；小同步带轮（805）固定在同步带减速器（802）轴上，大同步带轮（809）通过带轮端盖（810）、固定螺栓（811）固定在拉伸模块（5）的滚珠丝杠（503）轴上，同步带（808）安装在大、小同步带轮上，张紧轮模块（806）通过内六角螺栓Ⅱ（807）固定在力矩电机支撑座（803）上，并对同步带（808）进行张紧；同步带力矩电机（801）通过大、小同步带轮将动力传递到滚珠丝杠（503）上。

4.根据权利要求1所述的用于中子散射分析的材料力学性能原位测试仪器，其特征在于：所述的拉伸模块（5）是：滚珠丝杠（503）通过方螺母（507）、轴承挡圈（508）、角接触球轴承（509）与滚珠丝杠轴承座（505）相连，轴承端盖（506）固定在滚珠丝杠轴承座（505）上，滚珠丝杠轴承座（505）固定在支撑座（504）上，支撑座（504）固定在导轨滑块模块（6）的导轨定位块（601）上；丝杠螺母（502）与滚珠丝杠（503）相连，丝杠螺母座（501）通过内六角螺栓（510）和丝杠螺母（502）固连，丝杠螺母座（501）固定在滑块（602）上；滚珠丝杠（503）转动带动丝杠螺母（502）做往复直线运动，然后通过丝杠螺母座（501）带动扭转模块（4）的扭转轴（413）做往复直线运动，最后通过拉扭传感器（9）带动夹具体（201）做往复直线运动。

5.根据权利要求1所述的用于中子散射分析的材料力学性能原位测试仪器，其特征在于：所述的扭转模块（4）、拉伸模块（5）、同步带模块（8）分别有两套，在仪器两端呈对称布置，实现对被测试样的双端拉扭加载。

6.根据权利要求2或4所述的用于中子散射分析的材料力学性能原位测试仪器，其特征在于：所述的扭转轴（413）一端开有空间扩展孔，滚珠丝杠（503）的一部分伸入该空间扩展孔内。

7.根据权利要求1或2或4所述的用于中子散射分析的材料力学性能原位测试仪器，其特征在于：所述的拉扭传感器（9）一端通过法兰与轴连接法兰（410）相连，另一端通过法兰与夹具体（201）相连，使拉伸模块（5）、扭转模块（4）和加载模块（2）分开。