专利名称：一种x射线衍射原位分析用拉伸装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于材料微结构测试技术领域，特别涉及一种X射线衍射原位分析用 拉伸装置。
背景技术：
材料的力学性能(弹性，强度等)可以通过力学拉伸实验测定，其与微观组织结构 (组织，晶体，畸变，相变等)密切相关，以形状记忆合金为例，随着拉力逐渐增加，宏观不断 发生应变，即拉伸方向不断伸长，截面不断收缩，与此同时，微观组织结构也在不断发生变 化，包括，奥氏体晶粒弹塑性变形，晶格发生畸变，达到某临界应力后诱发奥氏体转变为马 氏体，继而马氏体晶粒弹塑性变形。微观变化规律对宏观性能有很大的影响，比如马氏体 相与奥氏体相两者取向关系，惯析面，宏观应力与晶格畸变量、微观应力的变化规律等。除 了形状记忆合金外，多相合金中各相承受的变形量以及由此产生的相间应力，复合材料中 纤维、颗粒增强相增强机制研究。原位观测材料微组织结构信息对研究和提高其宏观性能 (强度，加工性能，断裂，失效等)有很强的协助作用。目前，可以通过一系列静态数据进行推测，也可以通过理论模拟获得宏观力学性 能和微观组织结构的变化规律，但相比而言，原位分析可以提供更为科学系统数据。X射线衍射分析环境开放，可以较为方便的开展相关原位检测工作，而且X射线衍 射也是分析材料物相类型，含量，微观应变，相间应变，晶体取向等微观信息的有力手段。鉴于此，本专利设计并制作可用于X射线衍射原位分析的小型拉伸装置。
发明内容本实用新型针对现有技术中材料微组织结构检测的不足提供一种X射线衍射原 位分析用拉伸装置。—种X射线衍射原位分析用拉伸装置，其特征在于该拉伸装置主要包括样品拉 伸支架，拉伸杆，力传感器，传感器支架，放大器及显示仪表六个部分；样品拉伸支架为整体制作而成，包括两挡板和两侧板，并在样品拉伸支架两挡板 上各加工一个孔，在样品拉伸支架四角加工安装孔，以便与衍射仪样品台进行连接；拉伸杆由a拉伸杆和b拉伸杆组成，a拉伸杆和b拉伸杆分别穿过样品拉伸支架挡 板上的孔，a拉伸杆和b拉伸杆均由螺杆加工，并在连接试样的一端加工了样品连接结构， 样品安装在a拉伸杆和b拉伸杆的样品连接结构上，样品拉伸支架挡板外侧a拉伸杆和b 拉伸杆上分别设置a螺母和b螺母，a螺母和b螺母用于调节样品的拉力；传感器支架由一挡板和两侧板组合而成，两侧板均安装于挡板上； 力传感器一端安装于传感器支架挡板上，另一端与a拉伸杆或b拉伸杆相连，力传 感器经放大器与显示仪表相连，由显示仪表直接读取拉伸杆传递的拉力值； 样品拉伸支架、a拉伸杆、b拉伸杆、a螺母和b螺母为样品拉伸支架部分，能与其 他部分分离。[0013]a拉伸杆和b拉伸杆在一条直线上。样品拉伸支架为整体45#钢或更高强度材料制作，一方面高强度的45#钢或更 高强度材料减小了拉伸过程中支架的变形，整体式的制作可以避免由于连接件间的间隙， 加工精度造成的支架不稳固，外加拉力不同轴等不利因素，可以降低实验的系统误差，样品 拉伸支架的侧板在强度允许的范围内其宽度由支架挡板起可减小(进行适当的降低)，并 使用圆角过渡，一方面减小支架的应力集中，另一方面增加X射线衍射分析中的探测范围 (2 θ、Ψ 角)。传感器支架采用活动式设计，便于传感器的拆装，这是由于原位分析实验中，传感 器并非一直连接其上，而是需要频繁拆装。拉伸杆(a拉伸杆和b拉伸杆)采用8. 8级高强度碳钢或更高强度材料螺杆，并加 工为扁圆形，此设计可以消除在拉伸过程中螺杆的周向力引起的样品卷曲；在其一端加工 为样品连接结构，这是因为实验用样品较小，可以直接在螺杆上加工连接结构，不仅如此， 直接加工减少了连接件，使整个装置成本降低。力传感器、放大器及显示仪表组成了样品拉力的测量和读取系统，可以使微弱的 电信号经线形放大、换算并通过仪表显示拉力值。本实用新型的有益效果为(1)本实用新型提供的X射线衍射原位分析用小型拉伸装置结构简单，使用方便， 可轻松加载于X射线衍射仪样品台上，可以在X射线衍射上进行拉伸实验，获得原位X射线 衍射数据，开展原位的微结构分析。(2)本实用新型具有很好的扩展功能，比如增加热场、磁场。(3)本实用新型除了用于原位X射线衍射分析外，还可以用于光学显微镜，电子显 微镜等原位组织形貌观察。
图1是本实用新型组装图；图2为图1中样品拉伸支架的主视图；图3为图1中样品拉伸支架的俯视图；图4为图1中样品拉伸支架的左视图；图5为图1中拉伸杆的主视图；图6为拉伸杆的A-A剖视图；图7为拉伸杆的B-B剖视图；图中标号1_样品拉伸支架；2-a拉伸杆；3_b拉伸杆；4_a螺母；5_b螺母；6_力传 感器；7-传感器挡板；8-传感器侧板；9-c螺母；10-放大器；11-显示仪表；12-样品拉伸支 架侧板；13-样品拉伸支架挡板。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明一种X射线衍射原位分析用拉伸装置，参考图1为实用新型组装图，该拉伸装置主 要包括样品拉伸支架1，拉伸杆，力传感器6，传感器支架，放大器10及显示仪表11六个部分；样品拉伸支架1为整体45#钢制作而成，包括两挡板13和两侧板12，并在样品拉 伸支架1两挡板13上各加工一个孔，在样品拉伸支架1四角加工安装孔，以便与衍射仪样 品台进行连接；拉伸杆由a拉伸杆2和b拉伸杆3组成，a拉伸杆2和b拉伸杆3均采用8. 8级 高强度螺杆，并加工为扁圆形，a拉伸杆2和b拉伸杆3分别穿过样品拉伸支架1挡板上的 ？L，a拉伸杆2和b拉伸杆3在一条直线上，a拉伸杆2和b拉伸杆3均由螺杆加工，并在 连接试样的一端加工了样品连接结构，样品安装在a拉伸杆2和b拉伸杆3的样品连接结 构上，样品拉伸支架1挡板外侧a拉伸杆2和b拉伸杆3上分别设置a螺母4和b螺母5， a螺母4和b螺母5用于调节样品的拉力；传感器支架由分离的一挡板7和两侧板8组合而成，两侧板均安装于挡板7上；传 感器支架采用活动式设计，便于传感器的拆装。力传感器6 —端安装于传感器支架挡板7上，由c螺母9固定，另一端与a拉伸杆 2相连，力传感器6经放大器10与显示仪表11相连，由显示仪表11直接读取拉伸杆传递的 拉力值；样品拉伸支架1、a拉伸杆2、b拉伸杆3、a螺母4和b螺母5为样品拉伸支架部 分，能与其他部分分离。样品拉伸支架的侧板12在强度允许的范围内其宽度由挡板起可减小(进行适当 的降低)，并使用圆角过渡。样品拉伸支架1的具体的尺寸以适宜原位分析为宜，图2 7为零件CAD图。使用时，可按如下步骤操作按照图1将支架、拉杆、试样、传感器等组装在一起。工作时，首先打开电源，使仪表和传感器工作，然后将a螺母4拧松，通过b螺母5 旋进施加样品拉力，根据仪表11的显示值确定达到预先设计的拉力。接着再将a螺母4缓 慢拧紧，使仪表显示值为零。最后关闭电源，拧松c螺母9，并将样品拉伸支架部分(样品拉 伸支架1、a拉伸杆2、b拉伸杆3、a螺母4和b螺母5)与其它部分分离。将样品拉伸支架部分通过安装孔固定于衍射仪样品台，然后根据检测项目开展实 验。如需增加拉力时，可将样品拉伸支架1从样品台卸下，并按照上述步骤继续实验。
权利要求一种X射线衍射原位分析用拉伸装置，其特征在于该拉伸装置主要包括样品拉伸支架(1)，拉伸杆，力传感器(6)，传感器支架，放大器(10)及显示仪表(11)六个部分；样品拉伸支架(1)为整体制作而成，包括两挡板(13)和两侧板(12)，并在样品拉伸支架(1)两挡板(13)上各加工一个孔，在样品拉伸支架(1)四角加工安装孔，以便与衍射仪样品台进行连接；拉伸杆由a拉伸杆(2)和b拉伸杆(3)组成，a拉伸杆(2)和b拉伸杆(3)分别穿过样品拉伸支架挡板(13)上的孔，a拉伸杆(2)和b拉伸杆(3)均由螺杆加工，并在连接试样的一端加工了样品连接结构，样品安装在a拉伸杆(2)和b拉伸杆(3)的样品连接结构上，样品拉伸支架(1)挡板外侧a拉伸杆(2)和b拉伸杆(3)上分别设置a螺母(4)和b螺母(5)，a螺母(4)和b螺母(5)用于调节样品的拉力；传感器支架由一挡板(7)和两侧板(8)组合而成，两侧板均安装于挡板(7)上；力传感器(6)一端安装于传感器支架挡板(7)上，另一端与a拉伸杆(2)或b拉伸杆(3)相连，力传感器(6)经放大器(10)与显示仪表(11)相连，由显示仪表(11)直接读取拉伸杆传递的拉力值；样品拉伸支架(1)、a拉伸杆(2)、b拉伸杆(3)、a螺母(4)和b螺母(5)为样品拉伸支架部分，能与其他部分分离。
2.根据权利要求1所述的一种X射线衍射原位分析用拉伸装置，其特征在于a拉伸杆 (2)和b拉伸杆(3)在一条直线上。
3.根据权利要求1所述的一种X射线衍射原位分析用拉伸装置，其特征在于样品拉 伸支架为整体45#钢或更高强度材料制作。
4.根据权利要求1所述的一种X射线衍射原位分析用拉伸装置，其特征在于样品拉 伸支架(1)的侧板(12)宽度由支架挡板起可减小，并使用圆角过渡。
5.根据权利要求1所述的一种X射线衍射原位分析用拉伸装置，其特征在于传感器 支架采用活动式设计，便于传感器的拆装。
6.根据权利要求1所述的一种X射线衍射原位分析用拉伸装置，其特征在于a拉伸杆 (2)和b拉伸杆(3)均采用8. 8级高强度碳钢或更高强度材料螺杆，并加工为扁圆形。
专利摘要本实用新型公开了属于材料微结构测试技术领域的一种X射线衍射原位分析用拉伸装置。主要包括样品拉伸支架，传感器支架，拉伸杆，力传感器以及信号放大器和显示仪表。样品拉伸支架、a拉伸杆、b拉伸杆、a螺母和b螺母为样品拉伸支架部分，能与其他部分分离。拉伸支架为整体45号钢制作。挡板上加工有方形槽和扁圆型孔。拉伸杆为8.8级螺杆并加工为扁圆型，其一端加工为样品连接结构；传感器支架采用活动的侧板和挡板联接并与样品拉伸支架组合；力传感器、放大器以及显示仪表组成样品拉力的测量和读取系统。该装置结构简单，使用方便，成本低，而且扩展性能好。
文档编号G01N23/20GK201765201SQ201020505748
公开日2011年3月16日 申请日期2010年8月25日 优先权日2010年8月25日
发明者尹向前, 张丽民, 王书明, 王福生, 马通达 申请人:北京有色金属研究总院