[發明專利]壓痕實驗裝置及其實驗方法

在審

• 申請號: 202210674977.6
• 申請日: 2022-06-15
• 公開（公告）號: CN114965018A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 翟建明;張雪濤;孫永輝;周天宇;商學欣;竇磊;徐彤
• 申請（專利權）人: 中國特種設備檢測研究院
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/42
• 代理公司: 北京知呱呱知識產權代理有限公司 11577
• 代理人: 胡樂

本申請公開了一種壓痕實驗裝置及其實驗方法，包括平臺、支撐于所述平臺的實驗箱、連接于所述實驗箱的頂部的壓痕組件和支撐于所述平臺且用于放置試樣的試樣底座，所述實驗箱包括箱體、連接于所述箱體的箱門和連接于所述箱體的外壁的電控箱，所述箱體的容納空腔的腔壁連接有隔板，所述隔板將所述容納空腔分割為實驗空腔和控溫空腔。本申請提供的壓痕實驗裝置，可以通過該壓痕實驗裝置對材料在高溫和低溫環境下的力學性能測試。

技術領域

本申請涉及壓痕實驗儀器的領域，具體涉及一種壓痕實驗裝置及其實驗方法。

背景技術

壓痕實驗用于對材料進行力學性能測試與表征，用于評價材料的硬度、強度與斷裂性能等。壓痕實驗法最初用來測試材料的硬度，1951年Tabor對該實驗方法進行改進，即通過壓入過程獲取材料的其他力學性能的壓痕實驗法。1992年，Oliver和Pharr對儀器化壓痕實驗所得的載荷-深度(P-h)曲線進行反向分析，得到被測材料彈性模量和硬度值的經典方法，即Oliver-Pharr法。隨著該方法的進一步發展，單點多次加卸載的連續球壓痕法被提出并得到廣泛使用。Ahn等利用連續球壓痕實驗得到的壓痕參量，經過分析擬合獲得了真應力-真應變曲線，根據實驗曲線可以進一步得到材料的拉伸性能。

材料一般在高溫和低溫的環境下，其力學性能會發生改變，現有技術中，壓痕實驗裝置一般難以對材料在高溫和低溫環境下的力學性能測試。

發明內容

為此，本申請提供一種壓痕實驗裝置及其實驗方法，以解決現有技術存在的問題。

為了實現上述目的，本申請提供如下技術方案：

一種壓痕實驗裝置，包括平臺、支撐于所述平臺的實驗箱、連接于所述實驗箱的頂部的壓痕組件和支撐于所述平臺且用于放置試樣的試樣底座，所述實驗箱包括箱體、連接于所述箱體的箱門和連接于所述箱體的外壁的電控箱，所述箱體的容納空腔的腔壁連接有隔板，所述隔板將所述容納空腔分割為實驗空腔和控溫空腔，所述箱體的頂部開設有連通所述實驗空腔的第一通孔，所述壓痕組件包括連接于所述實驗箱的頂部的伺服電機和連接于所述伺服電機的輸出端且通過所述第一通孔伸入到所述實驗空腔的壓頭，所述實驗箱的底部開設有第二通孔，所述試樣底座的部分通過所述第二通孔伸入到所述實驗空腔，所述控溫空腔的腔壁連接有加熱電阻和液氮噴頭，所述隔板開設有多個第三通孔，所述電控室內設置有用于根據反饋信號控制所述加熱電阻通電或斷電/所述液氮噴頭打開或關閉的電控件，所述容納空腔的腔壁連接有用于提供所述反饋信號的溫度傳感器；所述試樣底座包括支撐于所述平臺的支撐座、滑動連接于所述支撐座的頂部且用于放置所述試樣的實驗臺、連接于所述支撐座且用于驅動所述實驗臺沿第一方向或第二方向滑動的驅動件，所述第一方向和所述第二方向相互垂直，且所述第一方向和所述第二方向位于同一水平面，所述實驗臺的部分通過所述第二通孔伸入到所述實驗空腔。

優選地，所述壓痕實驗裝置還包括有連接于所述電控箱的內壁的電機和連接于所述電機的輸出軸的風扇，所述風扇位于所述控溫空腔內，所述液氮噴頭通過電磁閥控制通斷，所述電磁閥與所述電控件電連接。

優選地，所述風扇為貫流風扇。

優選地，所述溫度傳感器為兩個，一個所述溫度傳感器連接在靠近所述第二通孔的所述實驗空腔的腔壁上，另一個所述溫度傳感器連接于靠近所述第三通孔的所述實驗空腔的腔壁上。

優選地，所述第一通孔的孔壁連接有用于密封所述壓頭和第一通孔的孔壁之間間隙的第一密封件，所述第二通孔的孔壁連接有密封所述試樣底座與所述第二通孔的孔壁之間間隙的第二密封件。

優選地，所述第一密封件與所述第二密封件均為硅酸鋁棉。

優選地，所述箱門設置有用于觀察所述實驗空腔的觀察窗，所述實驗空腔的腔壁連接有用于照射所述試樣的實驗燈。

本申請還提供一種壓痕實驗的實驗方法，使用如上所述的壓痕實驗裝置進行實驗，所述實驗方法包括：