[發明專利]拉伸-扭轉復合載荷材料微觀力學性能原位測試儀

有效

• 申請號: 201410155051.1
• 申請日: 2014-04-18
• 公開（公告）號: CN103926160A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 崔利娜;趙宏偉;吳博達;程宏丙;徐海龍;吳慶玲;李海蓮;李建平;史成利;劉彥超
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N3/28
• 分類號: G01N3/28;G01N3/02
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 王怡敏

技術領域

????本發明涉及精密儀器領域，特別涉及一種拉伸-扭轉復合載荷材料微觀力學性能原位測試儀?？稍诙喾N材料性能表征儀器（掃描電子顯微鏡、光學顯微鏡、Raman光譜儀、X射線衍射儀等）動態監測下對試件材料載荷作用下的變形損傷機制和微觀組織結構變化規律進行動態原位監測。本發明在鋼鐵冶金、有色金屬、半導體材料、先進金屬、國防軍工和航空航天等領域具有良好的應用前景。

背景技術

????材料微觀力學性能原位測試技術是近年來發展起來的前沿技術，受到各國政府和研究機構的高度關注。微拉伸扭轉力學測試技術具有可以在各類成像儀器的觀測下對試件進行原位拉伸、扭轉以及復合測試和對材料的微觀變形和損傷過程進行原位觀察的諸多優勢。相比于傳統力學測試技術，微納米拉伸扭轉力學測試技術目前只被少數的研究人員所掌握和使用，主要原因是該項技術需要在滿足高的測試精度的同時，保證測試儀器的小型化以及與原位監測設備的兼容性。目前微納米扭轉力學測試主要集中在透射電子顯微鏡（TEM）和掃描電子顯微鏡（SEM）中開展，兩者都具有非常有限的工作腔體，并且需要保證測試裝置與工作腔體的電磁兼容性和真空兼容性，正是這些原因限制了微納米拉伸扭轉力學測試技術的快速發展?？傮w來看，研究高精度、大測試范圍、低成本的微納米拉伸扭轉復合力學測試裝置依然是具有挑戰性的工作，同時也是一項緊迫性的工作。

發明內容

本發明的目的在于提供一種拉伸-扭轉復合載荷材料微觀力學性能原位測試儀，解決了現有技術存在的上述問題，本發明為實現體積小、結構精巧的可用于精密材料微納米拉伸扭轉單一以及復合力學性能測試的裝置提供一種可用方案。借助本發明提供的測試裝置，可以實現測試裝置與電鏡工作腔體的電磁兼容性和真空兼容性，促進原位微納米拉伸扭轉力學測試技術的發展。

本發明的上述目的通過以下技術方案實現：

拉伸-扭轉復合載荷材料微觀力學性能原位測試儀，包括扭矩加載機構、試件夾持機構、拉伸加載機構，所述扭矩加載機構安裝在基座1和上支座3上，其中上支座3通過基座支架a、b、c2、39、40固定安裝在基座1上，通過兩級蝸輪蝸桿減速、換向，將扭矩加載在測試工件；試件夾持機構包含兩個試件夾具18和四個調整塊20，調整塊20安裝在試件夾具18里面，調整試件19夾持的位置；拉伸加載機構安裝在基座1和上支座3上面，通過兩級蝸輪蝸桿減速以及換向，將扭矩施加在絲杠26上，絲杠(26)將旋轉運動轉化為直線運動，驅動絲杠螺母25直線運動，然后帶動拉扭傳感器21和試件夾具18進行拉伸運動。

所述的扭矩加載機構包括精密驅動電機a4、電機法蘭a5、聯軸器a6、蝸桿a8、蝸輪a10、蝸桿b13、蝸輪b14，所述精密驅動電機a4安裝在電機法蘭a5上，電機法蘭a5用螺釘安裝在基座1上，其輸出軸與蝸桿軸a11通過聯軸器4連接；蝸桿a8用螺釘固定安裝在蝸桿軸a11，然后通過兩個軸承支座a7和兩個標準軸承安裝在基座1上，并與蝸輪a10形成第一級減速和換向；同理通過蝸桿b13和蝸輪b14形成第二級減速和換向；兩級減速和換向，第一級采用較小的減速比，第二級采用較大減速比，以提高扭矩加載的精度，減小扭矩加載機構結構尺寸。扭矩通過蝸輪軸a15傳輸到試件夾具18上；蝸輪軸a15通過軸承支座c17安裝在上支座上3，軸承支座c17內部安裝有軸承41，還安裝有固定軸承41的軸承端蓋16和軸承擋圈42。

所述的試件夾持機構包括軸承端蓋16、軸承支座c17、兩個試件夾具18及調整塊20，左側的試件夾具18與第二級減速輸出軸連接，即蝸輪軸a15，兩者通過精密軸承、軸承支座c17以及軸承端蓋16和螺釘安裝在上支座3上；右側的試件夾具18直接與拉伸加載機構的精密拉扭傳感器21連接。

所述的拉伸加載機構包括精密拉扭傳感器21、螺母連接套22、支撐板23、精密導軌滑塊24、絲杠螺母25、絲杠26以及兩級蝸輪蝸桿減速機構，所述精密拉扭傳感器21的左端通過螺釘與右側的試件夾具18連接，精密拉扭傳感器21的右端通過螺釘與螺母連接套22安裝在一起，螺母連接套22安裝在絲杠螺母25上,?絲杠螺母25和絲杠26構成的絲杠螺母副通過絲杠支撐座27安裝在上支座3上，支撐板23分別連接螺母連接套22和導軌滑塊24，由絲杠螺母25帶動支撐板23實現直線運動，導軌滑塊24固定安裝在支撐塊43上，絲杠螺母副由右側的兩級蝸輪蝸桿減速驅動，其傳動方式和左側的扭轉加載傳動一樣。