一种超声波测试组装器件

1.本技术涉及材料测试设备技术领域，尤其涉及一种超声波测试组装器件。


背景技术：

2.超声波测试技术可用于探伤、成像等领域。此外，通过捕获和测量一定频率的超声信号在材料中的传播速度，还可以计算出材料的杨氏模量、体弹模量、剪切模量和泊松比等信息，从而可以获得材料的相关力学性能参量。
3.在目前的高温高压超声波原位测试实验中，主要以常温下的高压测试为主，即主要研究材料的性质随压力的变化（例如y. zou et al. mechanics of materials 155 (2021) 103776）。然而，现有的样品组装测试仍以常温高压为主，难以实现高温高压条件下的测试。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术的目的是为了克服现有技术中的不足，本技术提供了一种超声波测试组装器件，以解决现有技术中样品材料无法在高温高压下进行超声波测试的技术问题。
5.本技术提供了：
6.一种超声波测试组装器件，包括：
7.承载体，所述承载体开设有通孔；
8.样品容纳组件，所述样品容纳组件设置于所述通孔内，用于装载待测金属样品；
9.加热片，所述加热片沿所述样品容纳组件的周向设置，且贴设于所述通孔的孔壁与所述样品容纳组件之间。
10.另外，根据本技术的超声波测试组装器件，还可具有如下附加的技术特征：
11.在本技术的一些实施方式中，所述样品容纳组件包括依次设置的第一柱体、垫片、第一管体和能够被超声波穿过的封装体，所述第一管体具有容纳腔，所述容纳腔用于装载所述待测金属样品，所述垫片用于密封所述第一管体靠近所述第一柱体的一端开口，所述封装体用于密封所述第一管体的另一端开口。
12.在本技术的一些实施方式中，所述容纳腔内设置有保护层，所述保护层位于所述待测金属样品与所述垫片之间。
13.进一步地，所述保护层为碳化钨层。
14.在本技术的一些实施方式中，所述保护层的厚度为d，所述容纳腔沿所述第一管体的轴线方向的深度为h，其中，h/3≤d≤h/2。
15.在本技术的一些实施方式中，所述垫片的厚度大于或等于所述保护层的厚度。
16.在本技术的一些实施方式中，所述保护层的厚度d为0.8至1.5mm。
17.进一步地，所述保护层的厚度d为1mm。
18.在本技术的一些实施方式中，所述垫片的厚度为0.9至1.8mm。
19.进一步地，所述垫片的厚度为1mm。
20.在本技术的一些实施方式中，所述第一管体的管内径为2.8至3.5mm。
21.进一步地，所述第一管体的管内径为3mm。
22.在本技术的一些实施方式中，所述封装体包括第二管体和第二柱体，所述第二柱体穿设于所述第二管体内，且所述第二管体的管内径大于所述第一管体的管内径，所述第二柱体的直径等于所述第二管体的管内径。
23.在本技术的一些实施方式中，所述第二柱体的两端分别设置有金片，所述第二柱体为氧化铝柱体。
24.在本技术的一些实施方式中，所述第一管体和所述第二管体分别为氯化钠管、氮化硼管、氧化镁管中的任意一种；
25.所述第一柱体与所述第二管体的材料相同，所述垫片与所述第一管体的材料相同。
26.在本技术的一些实施方式中，所述承载体为氧化镁八面体；和/或所述加热片为钽片或铼片。
27.进一步地，所述加热片的厚度为0.15至0.3mm。
28.更进一步地，所述加热片的厚度为0.2mm。
29.在本技术还提供了一种超声波测试装置，包括上述任一实施例中所述的超声波测试组装器件。
30.相对于现有技术，本技术的有益效果是：本技术提出一种超声波测试组装器件，所述样品容纳组件设置于承载体的通孔内，该样品容纳组件用于装载待测金属样品。同时，通过将加热片贴设于所述通孔的孔壁与所述样品容纳组件之间，从而对加热片进行通电加热，以使加热片的产生的热量对样品容纳组件进行加热，实现对待测金属样品的温度进行升温达到预设温度，进而实现在高温高压下进行超声波测试，由此捕获待测金属样品的超声信号。
附图说明
31.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，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。
32.图1示出了本技术一些实施例中超声波测试组装器件的立体示意图；
33.图2示出了本技术一些实施例中超声波测试组装器件的分解示意图；
34.图3示出了本技术一些实施例中超声波测试组装器件的剖视结构示意图；
35.图4示出了图1中所示的样品容纳组件的结构示意图；
36.图5示出了本技术一些实施例中样品容纳组件的第一管体的立体示意图；
37.图6示出了本技术一些实施例中超声波测试组装器件的连接到超声波测试装置中的测试图；
38.图7示出了图6中测试得出的待测金属样品的模量信息图一；
39.图8示出了图6中测试得出的待测金属样品的模量信息图二。
40.主要元件符号说明：
41.100-超声波测试组装器件；10-承载体；11-通孔；20-样品容纳组件；21-第一柱体；22-垫片；23-第一管体；231-容纳腔；24-封装体；241-第二管体；242-第二柱体；25-保护层；26-金片；30-加热片；200-待测金属样品。
具体实施方式
42.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
43.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。
44.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
45.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
46.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
47.实施例一
48.如图1、图2、图3和图4所示，本技术的实施例提供了一种超声波测试组装器件100，用于对待测金属样品200的组装承载，将该超声波测试组装器件100放置在超声波测试装置中，对承载的待测金属样品200进行超声波测试。
49.该超声波测试组装器件100包括承载体10、样品容纳组件20和加热片30。
50.所述承载体10开设有通孔11，所述样品容纳组件20设置于所述通孔11内，用于装载待测金属样品200。所述加热片30沿所述样品容纳组件20的周向设置，贴设于所述通孔11的孔壁与所述样品容纳组件20之间。所述加热片30通电后用于对样品容纳组件20进行加热，进而对样品容纳组件20内的待测金属样品200进行加热升温。
51.本技术的实施例提供的超声波测试组装器件100，在对待测金属样品200进行超声波测试时，将待测金属样品200放置在样品容纳组件20中，装配完成后，将该超声波测试组
装器件100连接到超声波测试装置中。通过对加热片30进行通电加热，以使加热片30的产生的热量对样品容纳组件20进行加热，实现对待测金属样品200的温度进行升温达到预设温度，进而实现在高温高压下进行超声波测试，由此捕获待测金属样品200的超声信号。
52.需要说明的是，在对超声波测试组装器件100进行压力控制时，采用目前常温高压的超声波测试中的压力控制。高温高压技术是材料研究中的重要手段，例如材料在高温高压条件下，其性能会随着压力或温度发生转变，在某些材料体系中，材料在一定的压力和温度条件下还会发生相变。而将超声波技术和高温高压技术相结合，就可以通过测试材料样品在压力变化或温度变化的条件下超声信号的变化，获得材料样品的模量随压力和温度的变化趋势，以及进一步通过模量的变化捕捉到材料样品的相变过程。
53.如图6至图8所示，利用该超声波测试组装器件100可以成功捕获低硬度材料的超声信号，以fe（铁）为例，实验成功测试出fe在压力为0-5gpa，温度为rt-1300
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c下的超声信号（如图6所示），通过超声信号计算声波时，即可得到样品的模量信息（如图7和图8所示）。
54.如图2和图4所示，在本技术的一个实施方式中，可选地，所述样品容纳组件20包括依次设置的第一柱体21、垫片22、第一管体23和能够被超声波穿过的封装体24。
55.请一并参阅图5，具体地，所述第一管体23具有容纳腔231，所述容纳腔231用于装载所述待测金属样品200，所述垫片22用于密封所述第一管体23靠近所述第一柱体21的一端开口，所述封装体24用于密封所述第一管体23的另一端开口。
56.在本实施方式中，在对待测金属样品200进行组装时，先将第一柱体21装配到装有加热片30的通孔11内，然后将垫片22装入该通孔11，该垫片22抵接在第一柱体21上，再将第一管体23抵接在垫片22上，然后从第一管体23另一端的开口装入待测金属样品200，再将封装体24抵接在第一管体23上。完成对待测金属样品200的装载。
57.在上述实施方式中，可选地，第一柱体21为氧化镁柱体，第一管体23为氯化钠管，垫片22为氯化钠垫片22。当然，也可以采用其他能够抗高温高压材料制成。这里的高温高压指的温度最高可达到2000
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c，压强最高可达到180 gpa。
58.其中，第一管体23对待测金属样品200形成保温作用，这样便于温度的稳定性，提高测试精度。
59.如图3所示，在本技术的一个实施方式中，在所述容纳腔231内设置有保护层25，所述保护层25位于所述待测金属样品200与所述垫片22之间。这样在超声波测试时，可以防止待测金属样品200在压缩过程中表面发生明显的变形影响反射超声信号，进一步提高了测量的数据精准性。其中，垫片22可以采用氯化钠制成，对其起到了缓冲作用，使压缩过程中的超声波测试组装器件100体积收缩尽量发生在垫片22上，进而使待测金属样品200本身变形较小。
60.可选地，所述保护层25为碳化钨层。当然，也可以采用其他材料制成。
61.在本技术的上述实施方式中，所述保护层25的厚度为d，所述容纳腔231沿所述第一管体23的轴线方向的深度为h，其中，h/3≤d≤h/2。使保护层25的厚度既不会由于太薄，使其起不到防止待测金属样品200在压缩过程中变形的可能，又不会因其厚度过厚影响产品的整体厚度。保护层25的厚度设置可以有效地防止待测金属样品200在压缩过程中表面发生明显的变形。
62.在本技术的上述实施方式中，所述垫片22的厚度大于或等于所述保护层25的厚
度。以保证垫片22可以起到缓冲作用。可选地，所述保护层25的厚度d为0.8至1.5mm，所述垫片22的厚度为0.9至1.8mm。优选地，所述保护层25的厚度d为1mm。所述垫片22的厚度为1mm。
63.在本技术的上述实施方式中，所述第一管体23的管内径为2.8至3.5mm。进一步地，所述加热片30的厚度为0.15至0.3mm。
64.优选地，所述第一管体23的管内径为3mm。具体地，通孔11的直径选择6.5mm，所述加热片30的厚度为0.2mm，第一柱体21的直径为6.3mm。这样的设计可以保证第一管体23的管壁的厚度，进而对容纳腔231内的待测金属样品200起到保温作用。另外，还可以保证超声波测试组装器件100的毫米级的组装。
65.如图3所示，在本技术的一个实施方式中，可选地，所述封装体24包括第二管体241和第二柱体242，所述第二柱体242穿设于所述第二管体241内，且所述第二管体241的管内径大于所述第一管体23的管内径，所述第二柱体242的直径等于所述第二管体241的管内径。
66.在本实施例中，通过第二管体241和第二柱体242的设计，可以在第一管体23内装入待测金属样品200后，将第二管体241抵接在第一管体23上，再将第二柱体242插入第二管体241内，直至抵接在待测金属样品200上，使其封装在第一管体23内。
67.如图3所示，在本技术的在上述实施方式中，进一步地，所述第二柱体242的两端分别设置有金片26，所述第二柱体242为氧化铝柱体。这样，在第二柱体242插入第二管体241内，可以将金片26挤压在第二管体241与待测金属样品200之间，同时，在第二柱体242的远离待测金属样品200的一端也贴设金片26。
68.在本实施方式中，所述第二柱体242选择氧化铝柱体，具体采用三氧化二铝柱体。在超声波向待测金属样品发射时，三氧化二铝柱体和金片26起到保证超声信号无损耗或低损耗穿过的目的。金片26的加入可以避免第二柱体242与待测金属样品200的连接处有空气层的存在，同时减小该连接处表面的粗糙度对超声信号的影响。
69.进一步地，金片26的厚度需要在2 μm以下，以保证超声信号可以穿过金片26。
70.需要说明的是，金片26也可以采用其他可以便于超声信号穿过的金属片，在此就不一一赘述。
71.在本技术的上述任一实施方式中，所述第一管体23和所述第二管体241分别为氯化钠管、氮化硼管、氧化镁管中的任意一种。如第一管体23采用氯化钠管，第二管体241采用氧化镁管。当然也可以是其他组合方式。
72.所述第一柱体21与所述第二管体241的材料相同，所述垫片22与所述第一管体23的材料相同。如当第一管体23采用氯化钠管，第二管体241采用氧化镁管时，第一柱体21采用氧化镁柱体，垫片22采用氯化钠垫片22。在上述材料的使用中，使其温度达到1800
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c。在压力较高、变形量较大的条件下，仍可获得稳定的超声信号。
73.如图1和图2所示，在本技术的上述任一实施方式中，所述承载体10为氧化镁八面体。这样可以与超声波测试装置的测试腔体形状相匹配，便于测试。
74.另外，所述加热片30为钽片或铼片。钽片易加工成形,在高温中即可以作为支撑作用，又可以进行导电加热。另外，铼片能够在高温、恶劣条件下作为电极加热使用。
75.实施例二
76.在本技术的实施例还提供了一种超声波测试装置，包括上述任一实施例中所述的
超声波测试组装器件100。
77.其中，该超声波测试组装器件100放置在超声波测试装置的测试腔体中，其超声波测试组装器件100的承载体10的形状与测试腔体的形状相匹配。
78.综上所述，本技术提出一种超声波测试组装器件100，所述样品容纳组件20设置于承载体10的通孔11内，该样品容纳组件20用于装载待测金属样品200。同时，通过将加热片30贴设于所述通孔11的孔壁与所述样品容纳组件20之间，从而对加热片30进行通电加热，以使加热片30的产生的热量对样品容纳组件20进行加热，实现对待测金属样品200的温度进行升温达到预设温度，进而实现在高温高压下进行超声波测试，由此捕获待测金属样品200的超声信号。
79.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
80.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。