[實(shí)用新型]量程可調(diào)式原位微納米壓痕/劃痕測(cè)試裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720608349.2
• 申請(qǐng)日: 2017-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN206725476U
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙宏偉;趙丹;王云藝;謝英杰;吳迪;薛博然;白元元;苗淼;周明星;李瑞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N23/225
• 分類號(hào): G01N23/225;G01N3/42;G01N3/46
• 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

1.一種量程可調(diào)式原位微納米壓痕/劃痕測(cè)試裝置，其特征在于：包括X、Y軸精密劃痕單元、Z軸宏動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)、精密壓入驅(qū)動(dòng)單元、壓痕量程調(diào)節(jié)單元、位移信號(hào)檢測(cè)單元與載荷信號(hào)檢測(cè)單元；其中，X、Y軸精密劃痕單元通過Z軸宏動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)安裝在壓痕杠桿支點(diǎn)底座（19）上，Z軸宏動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)與壓痕量程調(diào)節(jié)單元安裝在壓痕杠桿支點(diǎn)底座（19）上，精密壓入驅(qū)動(dòng)單元與位移信號(hào)檢測(cè)單元安裝在底座（20）上，載荷信號(hào)檢測(cè)單元安裝在X、Y軸精密劃痕單元上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量程可調(diào)式原位微納米壓痕/劃痕測(cè)試裝置，其特征在于：所述的X、Y軸精密劃痕單元是：X向柔性鉸鏈（17）、Y向柔性鉸鏈（15）的凹槽內(nèi)部分別安裝有X向壓電疊堆（18）、Y向壓電疊堆（16），通過載物臺(tái)（13）和精密力傳感器（14）在X軸、Y軸方向上位置的精密微動(dòng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)沿X軸、Y軸方向的精密劃痕功能。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量程可調(diào)式原位微納米壓痕/劃痕測(cè)試裝置，其特征在于：所述的Z軸宏動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)是：Z軸手動(dòng)平臺(tái)（3）通過連接板Ⅰ（4）與X、Y軸精密劃痕單元連接，Z軸手動(dòng)平臺(tái)（3）固定安裝在壓痕杠桿支點(diǎn)底座（19）上，實(shí)現(xiàn)Z軸方向的載物臺(tái)（13）和精密力傳感器（14）位置的宏動(dòng)調(diào)整。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量程可調(diào)式原位微納米壓痕/劃痕測(cè)試裝置，其特征在于：所述的精密壓入驅(qū)動(dòng)單元是：音圈電機(jī)（21）通過連桿（22）驅(qū)動(dòng)滑塊Ⅰ（23）沿導(dǎo)軌Ⅰ（1）移動(dòng)，通過壓痕量程調(diào)節(jié)單元使滑塊Ⅱ（9）沿導(dǎo)軌Ⅱ（7）移動(dòng)，通過連接板Ⅲ（5）、輥軸（6）、恒力彈簧（8）使滑塊Ⅱ（9）保持位置，滑塊Ⅱ（9）上下移動(dòng)的高度能夠使恒力彈簧（8）多余的部分始終纏繞在輥軸（6）上，恒力彈簧（8）自身纏繞到輥軸（6）上的力恒定，壓頭連接件（11）和金剛石壓頭（12）通過連接板Ⅱ（10）與滑塊Ⅱ（9）連接，實(shí)現(xiàn)金剛石壓頭（12）的精密壓入。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量程可調(diào)式原位微納米壓痕/劃痕測(cè)試裝置，其特征在于：所述的壓痕量程調(diào)節(jié)單元是：壓痕杠桿（24）上設(shè)有凹扣槽（27），并在壓痕杠桿（24）上套裝壓痕杠桿支撐套管（2），在壓痕杠桿支撐套管（2）的管壁上設(shè)有鎖定螺釘（29），在壓痕杠桿支撐套管（2）的內(nèi)壁上設(shè)有與所述凹扣槽（27）相配合的凸扣（28），壓痕杠桿支撐套管（2）固定在壓痕杠桿支點(diǎn)底座（19）上，實(shí)現(xiàn)量程可調(diào)的功能。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量程可調(diào)式原位微納米壓痕/劃痕測(cè)試裝置，其特征在于：所述的位移信號(hào)檢測(cè)單元是：精密位移傳感器（25）通過安裝架（26）固定在底座（20）上，金剛石壓頭（12）在Z軸方向上的微小位移通過精密位移傳感器（25）檢測(cè)并通過杠桿原理進(jìn)行計(jì)算，精密位移傳感器（25）檢測(cè)到的位移信號(hào)作為音圈電機(jī)（21）控制電源的反饋信號(hào)，對(duì)壓痕實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行閉環(huán)控制。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量程可調(diào)式原位微納米壓痕/劃痕測(cè)試裝置，其特征在于：所述的載荷信號(hào)檢測(cè)單元是：載物臺(tái)（13）安裝在精密力傳感器（14）上，精密力傳感器（14）安裝在X向柔性鉸鏈（17）上，定量檢測(cè)壓痕壓力和劃痕法向力、切向力，精密力傳感器（14）檢測(cè)到的載荷信號(hào)作為X向壓電疊堆（18）、Y向壓電疊堆（16）驅(qū)動(dòng)電源的反饋信號(hào)，對(duì)劃痕實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行閉環(huán)控制。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)所述的量程可調(diào)式原位微納米壓痕/劃痕測(cè)試裝置，其特征在于：所述的量程可調(diào)式原位微納米壓痕/劃痕測(cè)試裝置的量程通過壓痕量程調(diào)節(jié)單元進(jìn)行調(diào)節(jié)，音圈電機(jī)（21）伸長(zhǎng)量大于壓電疊堆，可實(shí)現(xiàn)大尺寸原位微納米壓痕/劃痕測(cè)試。