[實用新型]一種小型高溫壓痕力學性能測試設備

有效

• 申請號: 201820084779.3
• 申請日: 2018-01-18
• 公開（公告）號: CN207689287U
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 張躍飛;馬晉遙;王晉;唐亮
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王加貴

本實用新型公開了一種結構可靠、加載穩定、精度高的小型高溫壓痕力學性能測試設備，Z向移動板由Z向驅動裝置驅動沿底板上的Z向移動導軌往復滑動；Z向移動板上由下至上依次設有Z向壓電陶瓷模塊和壓頭安裝板；高溫壓頭在壓頭安裝板的一端；安裝底座連接于底板的一端，X向移動板由X向驅動裝置驅動沿安裝底座上的X向移動導軌往復滑動，X向移動板上設有Y向移動導軌，Y向移動板由Y向驅動裝置驅動沿Y向移動導軌往復滑動；Y向移動板上由下至上依次設有二維壓電陶瓷模塊、壓電陶瓷模塊上板、力傳感器、隔熱底座和樣品臺，樣品臺上設有加熱器；控制器分別與X向驅動裝置、Y向驅動裝置、Z向驅動裝置、力傳感器和加熱器通信連接。

技術領域

本實用新型涉及原位力學性能測試領域，特別是涉及一種小型高溫壓痕力學性能測試設備。

背景技術

現如今以微納米壓痕為手段研究材料的力學性能以及在外力作用下材料的組織結構形貌變化已經成為材料研究領域重要的工具和手段。隨著科學技術的不斷發展，如何對工作環境條件下的材料進行表征是商業與自主儀器設備的最終目標。壓痕設備經過多年的發展，以成為材料研究的重要儀器，但傳統商業微納米壓痕設備的缺點體積大，結構復雜，很難與其它設備組合集成，只能單獨使用其本身功能，難以進行拓展研究，特別是對于高溫合金、熱障涂層、陶瓷等往往工作在高溫條件的材料，也僅有英國的MML公司，美國的Hysitron、Bruker幾家外國公司的設備具備高溫測試功能，但設備體積龐大，并不適合與其它相關設備聯用。當前對材料的研究早已進入微納米尺度，而且對儀器的要求也不僅僅局限于簡單的物理化學參數表征功能，更為重要的是記錄研究其在工況下微觀組織結構隨外場作用的實時變化情況。這樣的要求就需要將傳統的壓痕設備小型化、靈活化，以便于同掃描電子顯微鏡，光學顯微鏡等具備實時觀測功能的設備進行集成。當下可與掃描電子顯微鏡進行集成表征的高溫壓痕設備基本都屬與國外的商業公司產品，且數量種類很少，如美國Hysitron、Nanomechanics，瑞士Alemins，但其價格昂貴，加載載荷小，加載速度快，加載過程波動大，這些不穩定因素對材料的原位壓痕試驗有一定的缺陷，且在材料裂紋萌生或組織變化初始不能精確地暫定，存在延遲，這些都不利于在掃描電子顯微鏡中實時觀測樣品形貌組織結構變化的過程。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種小型高溫壓痕力學性能測試設備，以解決上述現有技術存在的問題，使其結構可靠，加載穩定，測試數據準確，降低使用成本。

為實現上述目的，本實用新型提供了如下方案：

本實用新型提供一種小型高溫壓痕力學性能測試設備，包括底板、Z向壓電陶瓷模塊、高溫壓頭、安裝底座、二維壓電陶瓷模塊、樣品臺和控制器，底板上沿長度方向設有Z向移動導軌，Z向移動導軌上滑動連接有Z向移動板，Z向移動板由Z向驅動裝置驅動沿Z向移動導軌往復滑動；Z向壓電陶瓷模塊設置于Z向移動板上，Z向壓電陶瓷模塊上安裝有壓頭安裝板；高溫壓頭安裝于壓頭安裝板的一端；安裝底座連接于底板沿長度方向的一端，且安裝底座的長度方向平行于底板的寬度方向；安裝底座上沿長度方向設有X向移動導軌，X向移動導軌上滑動連接有X向移動板，X向移動板由X向驅動裝置驅動沿X向移動導軌往復滑動，X向移動板上設有Y向移動導軌，Y向移動導軌的長度方向垂直于底板的平面方向，Y向移動導軌上滑動連接有Y向移動板，Y向移動板由Y向驅動裝置驅動沿Y向移動導軌往復滑動；二維壓電陶瓷模塊包括上下設置且連接的X向壓電陶瓷模塊和Y向壓電陶瓷模塊，二維壓電陶瓷模塊設置于Y向移動板上，二維壓電陶瓷模塊通過壓電陶瓷模塊上板連接有力傳感器，力傳感器上連接有隔熱底座；樣品臺連接于隔熱底座上，樣品臺上設有加熱器以加熱樣品臺；所述X向驅動裝置、所述Y向驅動裝置和所述Z向驅動裝置均與所述控制器通信連接，所述控制器分別與所述力傳感器和所述加熱器通信連接。

優選的，所述Z向驅動裝置包括Z向電機，所述Z向電機通過Z向電機固定座連接于所述底板上，所述Z向電機輸出軸通過聯軸器連接有Z向精密調整絲杠，所述Z向精密調整絲杠螺紋連接有一Z向螺母，所述Z向螺母固定連接有所述Z向移動板。