[發(fā)明專利]力電熱垂直磁場(chǎng)耦合條件下材料性能原位測(cè)試儀器及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710042882.1
• 申請(qǐng)日: 2017-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN106610358A
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙宏偉;任壯;劉長(zhǎng)宜;喬元森;洪坤;周明星;吳迪;馬志超;任露泉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/08
• 分類號(hào): G01N3/08
• 代理公司: 吉林長(zhǎng)春新紀(jì)元專利代理有限責(zé)任公司22100
• 代理人: 王怡敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及精密科學(xué)儀器領(lǐng)域，特別涉及一種力電熱垂直磁場(chǎng)耦合條件下材料性能原位測(cè)試儀器及方法。可以為被測(cè)材料樣品提供壓縮載荷以及電場(chǎng)—熱場(chǎng)—垂直磁場(chǎng)多物理場(chǎng)加載，從而可以精準(zhǔn)測(cè)試被測(cè)材料樣品的壓縮曲線以及電滯回線、電致伸縮、磁滯回線等材料物理參數(shù)。配合光學(xué)顯微鏡等原位觀測(cè)設(shè)備不僅可以有效的對(duì)被測(cè)材料樣品在單一物理場(chǎng)加載條件下微觀組織結(jié)構(gòu)變化以及材料物理性能參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的原位監(jiān)測(cè)，還可以探究在多物理場(chǎng)耦合條件影響下材料各項(xiàng)物理性能參數(shù)變化情況。

背景技術(shù)

新型材料的研發(fā)和應(yīng)用是工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，材料科技的不斷發(fā)展也依賴于對(duì)材料的各項(xiàng)力學(xué)參數(shù)與物理性能的深入研究。隨著材料技術(shù)的不斷快速發(fā)展，各項(xiàng)新材料的不斷涌現(xiàn)。面對(duì)這些材料性能的分析測(cè)試也逐漸成為國(guó)際學(xué)術(shù)界和工程界的研究熱點(diǎn)。特別是針對(duì)服役于航空航天等在多物理場(chǎng)下服役的材料，傳統(tǒng)的單一材料力學(xué)性能測(cè)試手段已經(jīng)難以全面的反映出材料的物理特性。在現(xiàn)有的研究水平下，針對(duì)單一物理場(chǎng)，例如單一力場(chǎng)、電場(chǎng)，磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)下服役的材料，對(duì)其物理特性測(cè)試的技術(shù)已經(jīng)趨于成熟。但在多物理場(chǎng)耦合環(huán)境下針對(duì)材料物理性能進(jìn)行參數(shù)測(cè)試的技術(shù)和儀器還有待于進(jìn)一步的研究和開發(fā)，因此能夠開發(fā)一種力電熱垂直磁場(chǎng)耦合條件下材料性能原位測(cè)試儀器及方法，已成為新型材料測(cè)試儀器的發(fā)展趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種力電熱垂直磁場(chǎng)耦合條件下材料性能原位測(cè)試儀器及方法，解決了現(xiàn)有商業(yè)化儀器設(shè)備不能集中實(shí)現(xiàn)力—電—熱—磁的多物理場(chǎng)耦合作用下的材料性能測(cè)試的問題。本發(fā)明不僅可以實(shí)現(xiàn)在壓縮加載的基礎(chǔ)上同時(shí)構(gòu)建電場(chǎng)—熱場(chǎng)—磁場(chǎng)的多物理場(chǎng)耦合條件，測(cè)量材料樣品壓縮曲線、電滯回線、電致伸縮曲線，磁致伸縮曲線等參量還可以探究在多物理場(chǎng)耦合條件影響下材料各項(xiàng)物理性能參數(shù)變化情況。為多物理場(chǎng)耦合條件下材料微觀力學(xué)性能以及材料物理特性參數(shù)以及多物理場(chǎng)耦合相互影響條件下材料物理特性參數(shù)變化情況的探究提供有效的手段和方法。配合顯微鏡可實(shí)現(xiàn)有效的監(jiān)測(cè)材料試件微觀變形、損傷機(jī)制、微觀組織結(jié)構(gòu)變化以及物理性能演化的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)原位監(jiān)測(cè)。

本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

力電熱垂直磁場(chǎng)耦合條件下材料性能原位測(cè)試儀器，包括由固定端裝配組件1、活動(dòng)端裝配組件2組成的軸向力加載平臺(tái)5，硅油槽裝配組件3，以及可控電磁鐵組件4，所述軸向力加載平臺(tái)5由固定端裝配組件1和活動(dòng)端裝配組件2組成，共同裝配在基板502上，固定端裝配組件1與基板502通過螺釘固定連接，活動(dòng)端裝配組件2通過活動(dòng)端導(dǎo)軌201和活動(dòng)端滑塊202與基板502連接；硅油槽裝配組件3通過兩端絕緣夾具、可控電磁鐵組件4的可控電磁鐵401的兩端磁頭以及硅油槽支柱301固定支撐在軸向力加載平臺(tái)5之上；可控電磁鐵組件4的電磁鐵支撐座402為控電磁鐵401提供支撐作用，并通過螺釘與基座501固定連接。

所述的固定端裝配組件1通過螺釘固定連接在基板502上，固定端底座101和固定端底板103間通過定位鍵102定位，由螺釘固定連接；固定端底板103下端面設(shè)有對(duì)應(yīng)尺寸的定位鍵槽通過螺釘安裝定位鍵102，固定端底座101上端面設(shè)有通槽，力傳感器105通過螺釘與固定端背板104連接，固定端背板104通過螺釘固定于固定端底板103上，連接法蘭106一側(cè)通過螺釘與力傳感器105連接，另一側(cè)通過螺釘與固定端主軸107連接；固定端軸承座113通過螺釘與固定端底板103固定連接，固定端軸承座113以及安裝在固定端軸承座113內(nèi)的兩個(gè)固定端圓柱滾子軸承110為固定端主軸107提供支撐；固定端軸套109以松配合的方式安裝在固定端主軸的相應(yīng)軸段，其端面靠緊軸承內(nèi)圈的端面，固定端圓螺母108通過主軸上的螺紋靠緊固定端軸套109；力傳感器105實(shí)時(shí)測(cè)量施加在被測(cè)材料樣品601上的壓縮力值；固定端夾具體114通過螺釘與固定端主軸107前端相連，固定端夾具體114上安裝夾具體立式電極603和夾具體臥式電極604，夾具體立式電極603上連接電源導(dǎo)線，配合高壓放大器為被測(cè)材料樣品601提供高壓電場(chǎng)加載。