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申请/专利权人：东莞材料基因高等理工研究院;广东书彦材料基因创新科技有限公司

摘要：本发明公开了一种用于中子衍射谱仪的膨胀仪，用于同时检测样品的内部残余应力及膨胀系数，中子衍射谱仪的膨胀仪包括密封容器，样品收容于密封容器，中子衍射谱仪的膨胀仪还包括平衡夹持结构，平衡夹持结构包括夹板、中心转轴、两连杆结构及两夹持杆，中心转轴转动安装于夹板，每一连杆结构滑动安装于夹板，并且一端与中心转轴转动连接，另一端与一夹持杆固定连接，两夹持杆伸入密封容器夹持样品，当样品膨胀时，平衡夹持结构保持样品中心位置不变，从而保证中子应力测量位置始终不变。

主权项：1.一种用于中子衍射谱仪的膨胀仪，用于检测样品的内部残余应力及膨胀系数，所述中子衍射谱仪的膨胀仪包括密封容器，所述样品收容于所述密封容器，其特征在于：所述中子衍射谱仪的膨胀仪还包括平衡夹持结构、两调整结构、力矩传感器和绝对编码器；所述平衡夹持结构包括夹板、中心转轴、两连杆结构及两夹持杆，所述中心转轴转动安装于所述夹板，每一所述连杆结构滑动安装于所述夹板，并且一端与所述中心转轴转动连接，另一端与一所述夹持杆固定连接，两所述夹持杆伸入所述密封容器夹持所述样品，当所述样品膨胀时，所述平衡夹持结构保持所述样品中心位置不变；所述连杆结构包括连杆本体及连接铰链，所述连杆本体一端与所述中心转轴转动连接，另一端与所述连接铰链转动连接，所述连杆本体滑动安装于所述夹板并与所述夹持杆固定连接；每一所述调整结构包括旋转螺栓及弹性件，所述旋转螺栓转动安装于所述夹板，所述弹性件两端分别与所述旋转螺栓及所述连杆结构抵触；所述弹性件与所述连接铰链抵触，所述弹性件与所述夹持杆平行；所述力矩传感器安装于所述连杆结构，通过所述力矩传感器的读数调整所述旋转螺栓；所述绝对编码器安装于所述中心转轴测量所述中心转轴的转动量，以便于计算所述样品的膨胀量。

全文数据：一种用于中子衍射谱仪的膨胀仪技术领域本发明涉及膨胀仪，尤其是涉及一种用于中子衍射谱仪的膨胀仪。背景技术金属材料原位试验通常需要在高温或低温情况下进行，如测量膨胀系数，内部残余应力，相变等。为建立金属材料相变特性、内部残余应力之间的关系，通常需要采取两次实验，因此实验不能建立有效数据联系。当对同一样品分别进行原位应力测量和膨胀系数测定，即无法保证测量位置的同一性，也会因为加热两次而导致样品膨胀系数或者内部微观组织结构的改变。因此开发一种保证样品测量位置不随温度变化的膨胀仪具有重大意义。发明内容为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种原位实验时，同时测量内部残余应力及膨胀系数，并保证测量中心位置不变的用于中子衍射谱仪的膨胀仪。本发明的目的采用以下技术方案实现：一种用于中子衍射谱仪的膨胀仪，用于检测样品的内部残余应力及膨胀系数，所述中子衍射谱仪的膨胀仪包括密封容器，所述样品收容于所述密封容器，所述中子衍射谱仪的膨胀仪还包括平衡夹持结构，所述平衡夹持结构包括夹板、中心转轴、两连杆结构及两夹持杆，所述中心转轴转动安装于所述夹板，每一所述连杆结构滑动安装于所述夹板，并且一端与所述中心转轴转动连接，另一端与一所述夹持杆固定连接，两所述夹持杆伸入所述密封容器夹持所述样品，当所述样品膨胀时，所述平衡夹持结构保持所述样品中心位置不变。进一步地，所述用于中子衍射谱仪的膨胀仪还包括两调整结构，每一所述调整结构包括旋转螺栓及弹性件，所述旋转螺栓转动安装于所述夹板，所述弹性件两端分别与所述旋转螺栓及所述连杆结构抵触。进一步地，所述连杆结构包括连杆本体及连接铰链，所述连杆本体一端与所述中心转轴转动连接，另一端与所述连接铰链转动连接，所述连杆本体滑动安装于所述夹板并与所述夹持杆固定连接。进一步地，所述弹性件与所述连接铰链抵触。进一步地，所述弹性件与所述夹持杆平行。进一步地，所述用于中子衍射谱仪的膨胀仪还包括力矩传感器，所述力矩传感器安装于所述连杆结构，通过所述力矩传感器的读数调整所述旋转螺栓。进一步地，所述用于中子衍射谱仪的膨胀仪还包括绝对编码器，所述绝对编码器安装于所述中心转轴测量所述中心转轴的转动量，以便于计算所述样品的膨胀量。进一步地，所述用于中子衍射谱仪的膨胀仪还包括温度控制结构，所述温度控制结构包括加热装置及测温装置，所述加热装置位于所述密封容器中对所述样品进行加热，所述测温装置固定于所述样品并对所述样品的温度进行控制。进一步地，所述测温装置为贴片热电偶。进一步地，所述密封容器为真空或填充惰性气体。相比现有技术，本发明用于中子衍射谱仪的膨胀仪还包括平衡夹持结构、力矩传感器及绝对编码器，平衡夹持结构包括夹板、中心转轴、两连杆结构及两夹持杆，中心转轴转动安装于夹板，每一连杆结构滑动安装于夹板，并且一端与中心转轴转动连接，另一端与一夹持杆固定连接，两夹持杆伸入密封容器夹持样品，当样品膨胀时，平衡夹持结构保持样品中心位置不变，使多次实验时，中子应力测量位置更加稳定。附图说明图1为本发明用于中子衍射谱仪的膨胀仪的一立体图；图2为图1的用于中子衍射谱仪的膨胀仪的正视图；图3为图1的用于中子衍射谱仪的膨胀仪的内部结构示意图；图4为图3的用于中子衍射谱仪的膨胀仪的内部结构立体图；图5为图1的用于中子衍射谱仪的膨胀仪的俯视图；图6为图1的用于中子衍射谱仪的膨胀仪的使用状态示意图。图中：100、用于中子衍射谱仪的膨胀仪；10、基座；20、密封容器；30、温度控制结构；31、加热装置；32、测温装置；40、平衡夹持结构；41、夹板；42、中心转轴；43、连杆结构；430、连杆本体；431、连接铰链；44、夹持杆；50、调整结构；51、旋转螺栓；52、弹性件；60、力矩传感器；70、绝对编码器；200、样品；300、准直器；400、中子探测器；500、中子束。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。需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在另一中间组件，通过中间组件固定。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在另一中间组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在另一中间组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请参阅图1至图5，本发明一种用于中子衍射谱仪的膨胀仪100用于测量样品200的应力，用于中子衍射谱仪的膨胀仪100包括基座10、密封容器20、温度控制结构30、平衡夹持结构40、两调整结构50、力矩传感器60、绝对编码器70。密封容器20安装于基座10上。密封容器20采用均匀厚度铝制材料，以保证入射及散射中子衰减程度在各个角度一致。密封容器20为真空或填充惰性气体，防止样品200在较低高温环境下氧化。密封容器20为圆柱形密闭中空结构，可实现中子任意方向上的照射，且散射中子及X射线衰减程度基本相同。温度控制结构30包括加热装置31及测温装置32。加热装置31固定于基座10并呈螺旋形。样品200位于加热装置31内，加热装置31对样品200进行加热。测温装置32焊接固定于样品200表面，对样品200进行测温。在一实施例中，加热装置31为加热线圈，测温装置32为贴片热电偶。加热装置31及测温装置32通过基座10端子与外部设备连接。平衡夹持结构40包括夹板41、中心转轴42、两连杆结构43及两夹持杆44。中心转轴42转动安装于夹板41。每一连杆结构43包括连杆本体430及连接铰链431。连杆本体430端部与中心转轴42转动连接。连接铰链431滑动安装于夹板41并与连杆本体430另一端转动连接。每一夹持杆44固定安装于连接铰链431并伸入密封容器20中。样品200被夹持于两夹持杆44之间。夹持杆44由石英制成，减小温度变化引起的系统误差。每一调整结构50包括旋转螺栓51以及弹性件52。旋转螺栓51转动安装于夹板41，弹性件52一端与旋转螺栓51抵触，另一端与连接铰链431抵触。弹性件52为弹簧。力矩传感器60安装于连杆结构43，通过力矩传感器60的读数调整旋转螺栓51。绝对编码器70安装于中心转轴42测量中心转轴42的转动量，以便于计算样品200的膨胀量。请继续参阅图6，使用用于中子衍射谱仪的膨胀仪100进行样品200的应力测量时，两中子探测器400布置在与中子束500垂直方向，并且与样品200测量位置对中。为了避免遮挡中子束500及散射中子，用于中子衍射谱仪的膨胀仪100需要与中子束500成45°布置。此时，X射线及中子束500夹角45°，两种测量方法可以分别进行试验，并不会相互干扰。用于中子衍射谱仪的膨胀仪100两侧还分别布置有准直器300，中子探测器400、准直器300及用于中子衍射谱仪的膨胀仪100位于一条直线上。当样品200膨胀时，平衡夹持结构40保持样品200中心位置不变，使多次实验时，中子应力测量位置更加稳定。夹持杆44由石英制成，减小温度变化引起的系统误差。调整结构50的弹性件52使对样品200施加的压力可控，以免样品200与支撑结构脱离。中心转轴42设置精密角度测量装置，用以测量膨胀量。中心转轴42设置精密力矩测量装置，用以测量预夹紧力。用于中子衍射谱仪的膨胀仪100与中子束500成45°布置，可以满足热膨胀测量与中子应力测量同时进行，没有相互干扰。密封容器20圆柱型封闭中空结构，可实现中子任意方向的照射，且散射中子及X射线衰减程度基本相同。密封容器20圆柱封闭型结构采用铝制金属材料，降低对中子衰减作用。密封容器20封闭型内腔，可抽真空及填充惰性气体，防止样品200在较低高温环境下氧化。测量结构位于封闭腔外侧，不受内部高温影响，可实现样品200的高精度位移测量。对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

权利要求：1.一种用于中子衍射谱仪的膨胀仪，用于检测样品的内部残余应力及膨胀系数，所述中子衍射谱仪的膨胀仪包括密封容器，所述样品收容于所述密封容器，其特征在于：所述中子衍射谱仪的膨胀仪还包括平衡夹持结构，所述平衡夹持结构包括夹板、中心转轴、两连杆结构及两夹持杆，所述中心转轴转动安装于所述夹板，每一所述连杆结构滑动安装于所述夹板，并且一端与所述中心转轴转动连接，另一端与一所述夹持杆固定连接，两所述夹持杆伸入所述密封容器夹持所述样品，当所述样品膨胀时，所述平衡夹持结构保持所述样品中心位置不变。2.根据权利要求1所述的用于中子衍射谱仪的膨胀仪，其特征在于：所述用于中子衍射谱仪的膨胀仪还包括两调整结构，每一所述调整结构包括旋转螺栓及弹性件，所述旋转螺栓转动安装于所述夹板，所述弹性件两端分别与所述旋转螺栓及所述连杆结构抵触。3.根据权利要求2所述的用于中子衍射谱仪的膨胀仪，其特征在于：所述连杆结构包括连杆本体及连接铰链，所述连杆本体一端与所述中心转轴转动连接，另一端与所述连接铰链转动连接，所述连杆本体滑动安装于所述夹板并与所述夹持杆固定连接。4.根据权利要求3所述的用于中子衍射谱仪的膨胀仪，其特征在于：所述弹性件与所述连接铰链抵触。5.根据权利要求4所述的用于中子衍射谱仪的膨胀仪，其特征在于：所述弹性件与所述夹持杆平行。6.根据权利要求2所述的用于中子衍射谱仪的膨胀仪，其特征在于：所述用于中子衍射谱仪的膨胀仪还包括力矩传感器，所述力矩传感器安装于所述连杆结构，通过所述力矩传感器的读数调整所述旋转螺栓。7.根据权利要求1所述的用于中子衍射谱仪的膨胀仪，其特征在于：所述用于中子衍射谱仪的膨胀仪还包括绝对编码器，所述绝对编码器安装于所述中心转轴测量所述中心转轴的转动量，以便于计算所述样品的膨胀量。8.根据权利要求1所述的用于中子衍射谱仪的膨胀仪，其特征在于：所述用于中子衍射谱仪的膨胀仪还包括温度控制结构，所述温度控制结构包括加热装置及测温装置，所述加热装置位于所述密封容器中对所述样品进行加热，所述测温装置固定于所述样品并对所述样品的温度进行控制。9.根据权利要求8所述的用于中子衍射谱仪的膨胀仪，其特征在于：所述测温装置为贴片热电偶。10.根据权利要求1所述的用于中子衍射谱仪的膨胀仪，其特征在于：所述密封容器为真空或填充惰性气体。

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