[發明專利]一種基于掃描電鏡的原位加載裝置

有效

• 申請號: 201611186414.3
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106526240B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 李艷杰;舒慶璉;趙國華;楊令強;韓光
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: G01Q10/00
• 分類號: G01Q10/00
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 張宇

一種基于掃描電鏡的原位加載裝置，其電機與傳動裝置連接，傳動裝置與雙向滾珠絲杠連接；雙向滾珠絲杠通過螺母分別與含滑塊導軌的滑塊、光柵位移計、第一轉接塊和第二轉接塊相連，且第二轉接塊與第一夾持裝置連接，第一轉接塊與第二夾持裝置通過力傳感器連接；光柵位移計與第一轉接塊連接；電機、位移計、力傳感器的控制線通過帶傳輸線的密封法蘭盤接入到控制箱內，控制箱的控制線與計算機相連接；通過計算機實現信號的采集與控制；試件的兩端分別固定在第一夾持裝置和第二夾持裝置上，通過整體機構對試件進行加載。本發明能在掃描電鏡下對金屬或非金屬材料的典型試件進行單軸應力的靜動態加載性能測試，實現動態、低頻疲勞或高頻疲勞的加載。

技術領域

本發明涉及一種基于掃描電鏡的原位加載裝置，適用于在掃描電鏡下進行觀測的專用加載設備，屬于構件變形測量技術領域。

背景技術

材料的宏觀破壞往往是由微觀失效累積引起的，比如金屬多晶材料，其破壞往往是從晶界斷裂開始的，加之對于宏觀材料的宏觀力學性能研究已經比較成熟，目前相關學者們將研究視野逐漸轉向了材料的微尺度力學性能研究，這必然要涉及到到微觀變形測量的問題。實現微觀變形測量的關鍵在于提高測量的空間分辨率和位移靈敏度。近年來高分辨率顯微技術特別是掃描電鏡的發展，為微納米實驗力學測量技術提供了前所未有的發展機遇，其空間分辨率高達納米量級。利用掃描電鏡進行力學性能表征，需要發展相應的加載設備。目前，尚未有自主研發的掃描電鏡配套加載裝置。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于掃描電鏡的原位加載裝置，其可以實現在掃描電鏡下對金屬或非金屬材料的典型試件進行單軸應力的靜動態加載性能測試，以及實現動態加載、低頻疲勞加載或高頻疲勞加載，可以根據不同的研究目的選擇不同的加載方式。

本發明的技術方案如下：

一種基于掃描電鏡的原位加載裝置，其特征在于，包括固定板、控制箱、計算機、帶傳輸線的密封法蘭盤和試件，其連接關系為：以及固定在固定板上的電機、光柵位移計、傳動裝置、含滑塊導軌、軸承座、帶螺母的雙向滾珠絲杠、第一轉接塊、第二轉接塊、聯軸器、力傳感器、第一夾持裝置和第二夾持裝置；

其連接關系為：

所述的電機與傳動裝置通過鍵槽連接，所述的傳動裝置與帶螺母的雙向滾珠絲杠通過聯軸器連接；所述的帶螺母的雙向滾珠絲杠通過螺母分別與含滑塊導軌的滑塊、光柵位移計、第一轉接塊和第二轉接塊相連，且第二轉接塊與第一夾持裝置連接，第一轉接塊與第二夾持裝置通過力傳感器連接；所述的光柵位移計與第一轉接塊連接；所述的電機、位移計、力傳感器的控制線通過帶傳輸線的密封法蘭盤接入到控制箱內，控制箱的控制線與所述的計算機相連接；通過計算機實現信號的采集與控制；所述試件的兩端分別固定在第一夾持裝置和第二夾持裝置上，通過整體機構對試件進行加載。

進一步的，所述原位加載裝置還包括可拆卸的組合壓電陶瓷；且第二轉接塊與第一夾持裝置通過所述的組合壓電陶瓷連接，組合壓電陶瓷的輸出線通過帶傳輸線的密封法蘭盤引出到控制箱。

進一步的，所述的組合壓電陶瓷由壓電陶瓷組、第一壓電陶瓷固定裝置和第二壓電陶瓷固定裝置組成；且所述的壓電陶瓷組由多塊壓電陶瓷塊并列組成，所述多塊壓電陶瓷塊內嵌入第一壓電陶瓷固定裝置和第二壓電陶瓷固定裝置中；

且第一壓電陶瓷固定裝置與第二轉接塊連接，第二壓電陶瓷固定裝置與第一夾持裝置連接。

進一步的，所述的帶螺母的雙向滾珠絲杠采用雙向旋轉滾珠絲杠，保證觀測位置始終位于視場中心位置。

本發明與現有技術相比，具有以下優點及突出性成果：

(1)適用于掃描電鏡平臺下靜動態加載實驗，適用于多種不同大小變形的材料試件，簡單易操作；

(2)能夠實現不同的加載方式(單向拉伸、壓縮和三點彎)；