[實用新型]一種基于SEM電鏡的微型熱力耦合原位加載臺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201822219280.1
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN209327246U
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江鵬;王鐵軍;李定駿;楊镠育
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G01N23/2202
• 分類號: G01N23/2202;G01N23/2204;G01N23/2251
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

本實用新型公開了一種基于SEM電鏡的微型熱力耦合原位加載臺，包括機械加載臺、電加熱裝置、水冷循環(huán)裝置和數(shù)據(jù)采集裝置；其中，機械加載臺包括機械臺底板，設(shè)置在機械臺底板一端的電鏡固定板，另一端的齒輪箱，以及設(shè)置在機械臺底板中部的齒輪箱、電機、夾具組、壓縮試件、滑塊、滑軌和絲桿等；電加熱裝置包括加熱頭以及與加熱頭連接的電加熱裝置接口；水冷循環(huán)裝置包括水冷管道及水冷循環(huán)接口，且設(shè)置在機械加載臺的上方；數(shù)據(jù)采集裝置包括位移傳感器和力傳感器；試驗時，試件安裝在夾具，機械加載臺將電機的轉(zhuǎn)動運動通過絲桿轉(zhuǎn)化為夾具組的直線運動，通過夾具組的相互擠壓或者背離完成對試件的加載或卸載。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種基于SEM電鏡的微型熱力耦合原位加載臺，適用于SEM電鏡內(nèi)的微型熱力耦合加載試驗，采用電阻加熱方式，通過改變加載溫度與力加載方式，實現(xiàn)在不同加溫加載下微觀變化的觀察與測量。

背景技術(shù)

近數(shù)十年來，高超聲速飛行器越來越成為備受世界上主要強國青睞的先進致命武器，從美國的X-37B到X-47和X-51，高超聲速飛行器的速度愈加提高，同時我國也開展了一系列相關(guān)的研究。當(dāng)高超聲速飛行器在高速飛行時，由于氣動加熱現(xiàn)象，其機體表面要承受極大的熱載荷。同時，氣動力也分布于高超聲速飛行器機體表面。所以，高超聲速飛行器機體表面材料一直遭受著力載荷與熱載荷的雙重作用。

因為高超聲速飛行器飛行試驗成本極高，所以在地面進行熱力耦合實驗來驗證機體表面材料的熱力學(xué)性能是非常有必要的。而掃描電鏡(SEM)是介于透射電鏡與光學(xué)顯微鏡之間的一種微觀形貌觀察手段，可直接利用物質(zhì)表面材料的物質(zhì)性能進行微觀成像。通過掃描電鏡(SEM)對熱力耦合環(huán)境下機體表面材料進行觀測是非常有效的手段。

為了滿足在SEM電鏡下觀測機體表面材料在熱力耦合環(huán)境下的微觀結(jié)構(gòu)變化，將熱力耦合加載裝置微型化，并集成到SEM電鏡腔中，實現(xiàn)對加載狀態(tài)下試件的表面的微觀變化的實時觀測，對于了解物質(zhì)材料本身性能有極大的幫助。而且通過熱力耦合實驗可以獲得結(jié)構(gòu)的熱強度、剛度等力學(xué)性能，同時在微觀尺度下觀測結(jié)構(gòu)在熱力耦合環(huán)境下的破壞機理效果顯著。

現(xiàn)在廣泛使用的熱力耦合微型加載臺一般只能達到1000攝氏度的溫度，而且加載載荷有限。

實用新型內(nèi)容

為了解決上述問題，本實用新型提供了一種基于SEM電鏡的微型熱力耦合原位加載臺，其具有結(jié)構(gòu)尺寸小、可實現(xiàn)熱力耦合加載、實時原位觀測等的特點，可滿足高超聲速飛行器機體表面材料實驗加載需求。本實用新型所涉及的基于SEM電鏡的微型熱力耦合原位加載臺可以實現(xiàn)1400攝氏度的高溫加載。

本實用新型采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種基于SEM電鏡的微型熱力耦合原位加載臺，包括機械加載臺、電加熱裝置、水冷循環(huán)裝置和數(shù)據(jù)采集裝置；其中，

機械加載臺包括機械臺底板，設(shè)置在機械臺底板一端的電鏡固定板，另一端的齒輪箱，以及設(shè)置在機械臺底板中部的電機、滑塊、滑軌、絲桿和夾具組；電機的輸出軸與齒輪箱的輸入軸相連，齒輪箱的輸出軸與絲桿的一端相連，絲桿的另一端與設(shè)置在機械臺底板上的絲桿擋板活動連接，絲桿兩邊的螺紋旋向相反；絲桿的兩側(cè)平行設(shè)置有兩個滑軌，滑軌上設(shè)置有兩個滑塊，且兩個滑塊均與絲桿螺紋連接；夾具組包括試件以及安裝試件的夾具，該夾具包括可拆卸的兩部分，分別設(shè)置在兩個滑塊上；

電加熱裝置包括加熱頭以及與加熱頭連接的電加熱裝置接口，加熱頭用于對試件進行加熱；

水冷循環(huán)裝置包括水冷管道及水冷循環(huán)接口，且設(shè)置在機械加載臺的上方，用于對整個機械加載臺冷卻；

數(shù)據(jù)采集裝置包括位移傳感器和力傳感器，位移傳感器和力傳感器分別設(shè)置在夾具的兩個部分上，位移傳感器可動軸與力傳感器接觸，用于測量夾具的相對位移；

試驗時，試件安裝在夾具，機械加載臺將電機的轉(zhuǎn)動運動通過絲桿轉(zhuǎn)化為夾具組的直線運動，通過夾具組的相互擠壓或者背離完成對試件的加載或卸載。