[發明專利]一種同步進行材料電阻信號測量和性能調控的裝置及方法

在審

• 申請號: 202211240826.6
• 申請日: 2022-10-08
• 公開（公告）號: CN115575455A
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 孟森寬;張涵;馮雨萱;胡麗娜;王崢
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04;G01R27/02;C21D9/00;C21D11/00;C22F1/02;C22F1/18
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發明公開了一種同步進行材料電阻信號測量和性能調控的裝置及方法，包括：樣品夾具臺、電阻測量裝置和熱處理裝置；所述樣品夾具臺包括四個電極和壓力控制器，所述壓力控制器能夠控制電極一端與樣品之間的壓力，以形成設定的應力場；每一個電極均通過導線連接至電阻測量裝置，用于測量樣品電阻信號；樣品夾具臺設置在熱處理裝置內，所述熱處理裝置能夠按照設定的溫度控制流程進行樣品所處環境溫度的控制。本發明電阻信號測量裝置能夠實現在一定的保壓條件下的快速變溫過程，實現了熱場和應力場下的同步材料性能調控和高頻電阻率測量。

技術領域

本發明涉及電阻信號測量技術領域，尤其涉及一種同步進行材料電阻信號測量和性能調控的裝置及方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

材料的電阻率本質上與其電子結構有關，并且對結構變化十分敏感。由此，可以通過采集材料電阻信號來研究材料結構特征與演變方式。例如，純金屬隨著溫度的升高，正離子的振動振幅加大，對自由電子的阻礙作用也加大，所以通過探測升溫過程純金屬的電阻率變化可以得到其內部粒子的運動規律。對于非晶合金，與僅具有放熱峰的DSC曲線相比，電阻率溫度曲線提供了更多有關非晶合金結構演化的細節。除了無序到有序轉變之外，諸如不同的結晶路徑，相分解、二十面體相或者金屬間化合物的形成，以及不同的結晶動力學等其他因素也極大地影響電阻率的變化。與晶體材料不同，即使是在遠低于屈服強度的應力場下，非晶合金也會發生緩慢的流動行為，即不可逆的結構變化。這個變化在常規測試手段中難以捕捉，通過電阻率的測量為探究非晶合金應力場下的結構變化提供契機。

調整環境溫度和施加外部壓力是材料性能調控的常用手段。熱場和應力場的改變可以有效地改變材料內部的原子/電子能態，從而促進材料結構的演變，幫助探究不同材料的性能、結構信息等物理本質。有別于常規的熱信號和力學信號，電阻信號這一獨特角度可以有效的探測材料的性能結構演化細節過程，為分析快速變溫和保壓狀態下材料的動力學過程提供途徑。

在快速熱場和應力場的調控下，如何同步地、高速地進行電阻率的測量與性能監控是研究中面臨的重要問題。在這個過程中，不僅要記錄大量的實驗數據，并且要對實驗數據進行轉換、處理和繪制曲線；尤其是在小尺寸材料的測量過程中，工作量大、操作復雜、誤差難以控制等問題更為明顯。

現有技術中雖然也有將“熱/溫度”或“壓力/應力/壓強”同時施加到樣品上進行電阻測量的設計思路，但是他們都是預先設定一個保溫溫度及壓力值，然后再測量；無法實現溫度場的快速變化和壓力場的隨時調控，無法實現在壓力場和溫度場下同時進行材料電阻測量和性能調控。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種同步進行材料電阻信號測量和性能調控的裝置及方法，能夠實現合金材料在快速變溫和保壓狀態下同步精細采集動態電阻信號變化，同時實現對材料性能的精細調控。

在一些實施方式中，采用如下技術方案：

一種同步進行材料電阻信號測量和性能調控的裝置，包括：樣品夾具臺、電阻測量裝置和熱處理裝置；

所述樣品夾具臺包括四個電極和壓力控制器，所述壓力控制器能夠控制電極一端與樣品之間的壓力，以形成設定的應力場；每一個電極均通過導線連接至電阻測量裝置，用于測量樣品電阻信號；

樣品夾具臺設置在熱處理裝置內，所述熱處理裝置能夠按照設定的溫度控制流程進行樣品所處環境溫度的控制。

作為進一步地方案，所述樣品夾具臺還包括：樣品承載臺、上絕緣帶孔墊片和下絕緣帶孔墊片；上絕緣帶孔墊片和下絕緣帶孔墊片中的孔相對設置，多個電極等間距排成一排，每個電極插入上下對應的孔中，并將彈簧頂針一端伸出下絕緣帶孔墊片與樣品表面接觸。

作為進一步地方案，所述上絕緣帶孔墊片和下絕緣帶孔墊片之間通過墊片夾進行固定。