The utility model relates to a high temperature micro nano indentation testing device in a vacuum environment, which belongs to the field of electromechanical integration precision instruments. Device can be used in vacuum environment, prevent high temperature environment caused by oxidation of the indenter and the specimen, weaken the effect of air flow on the sample heating, ensure sample heating temperature is stable, and then carry out analysis on micro mechanics performance test, to obtain material hardness, elastic modulus, creep properties and thermo mechanical coupling characteristics parameters. In order to study the influence of temperature change of high temperature environment on the damage mechanism and microstructure evolution of the deformation of the micro mechanical behavior of materials, materials and products, guide the design and manufacture, life prediction and reliability assessment. Has the advantages of compact structure, high precision, wide application range, with a broad application prospect in materials science, equipment manufacturing, metallurgy, military and aerospace and other fields, the utility model will enrich the theory and technology of micro material mechanical performance test system.
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种真空环境下的高温微纳米压痕测试装置,属于机电一体化精密仪器领域。测试装置集精密驱动、温度加载、信号检测技术为一体,可应用于真空环境下,防止高温环境造成对压头和试件样品的氧化,并削弱因空气流动对被测样品加热效果的影响,保障被测样品加热温度稳定,进而开展对试件样品微观力学性能的测试分析,基于微纳米压痕测试技术获取材料的硬度、弹性模量、蠕变特性以及力热耦合作用的特性参数等,以研究变温和高温环境作用对材料微观力学行为、变形损伤机制和微观组织结构演化的影响规律,用以指导材料及其制品设计制造、及其制品的寿命预测和可靠性评估,同时为研究材料的高温蠕变特性提供有效的技术手段。测试装置结构紧凑、具有模块化的结构特点,操作简便,测量精度高,应用范围广,在材料科学、装备制造、钢铁冶金、生物工程、国防军事和航空航天等领域具备广阔的应用前景,本技术将丰富材料微观力学性能测试的理论与技术体系。
技术介绍
各类材料及其制品在服役期间的工作条件都十分复杂,其力学性能通常会随物理场的复杂作用而改变。如近年来在微电子、航空航天、光电子和纳米工程等领域应用日益广泛的高温合金、陶瓷等材料,其实际工作温度很高,传统的材料力学性能测试方法在测试精度和测试能力方面已经无法满足实际要求,不仅如此,一些常规材料在高温环境下也会有力学行为的变化,也需要在高温环境下对其进行力学性能测试实验,以得出温度对其力学性能的影响规律,以此指导材料及其制品设计制造,以免造成的事故或损失将难以估量。此外,国内尚无商业化的微纳米压痕仪,所用测试仪器依赖国外进口,并且存在价格昂贵、耗时长、高端技术封锁的现象,导 ...
【技术保护点】
一种真空环境下的高温微纳米压痕测试装置,其特征在于:包括Z向宏观调整模块、压痕精密加载模块、压痕测试模块、加热模块和偏心换点机构,Z向宏观调整模块装配在大理石基体(5)上,压痕精密加载模块通过柔性铰链连接架(19)安装在Z向宏观调整模块上,由压电叠堆(21)推动柔性铰链(20)使其下部结构产生精密位移,从而实现压痕的精密加载;压痕测试模块中,电容式位移传感器测量端(7)通过微动平台(10)固定在宏观调整平台(18)上,并通过位移测量板(23)的位移来实现位移信号的检测;力传感器(22)串联在柔性铰链(20)与水冷杆(24)之间,实现载荷信号的检测;加热模块由加热炉(4)、温度控制系统(50)以及热电偶(51)组成,通过在温度控制系统(50)中设定温度加载模式来实现加热炉内炉温的加载,并通过加热炉中的热电偶实时将测量的炉温反馈给温度控制系统从而实现炉温的闭环控制,加热炉(4)通过加热炉支板(3)固定在加热炉左、右支腿(32、2)上,加热炉左、右支腿(32、2)通过螺钉连接在大理石底座(1)上;热电偶(51)的测量端放置在加热炉(4)炉腔中,另一端通过导线与温度控制系统(50)相连,实时进 ...
【技术特征摘要】
1.一种真空环境下的高温微纳米压痕测试装置,其特征在于:包括Z向宏观调整模块、压痕精密加载模块、压痕测试模块、加热模块和偏心换点机构,Z向宏观调整模块装配在大理石基体(5)上,压痕精密加载模块通过柔性铰链连接架(19)安装在Z向宏观调整模块上,由压电叠堆(21)推动柔性铰链(20)使其下部结构产生精密位移,从而实现压痕的精密加载;压痕测试模块中,电容式位移传感器测量端(7)通过微动平台(10)固定在宏观调整平台(18)上,并通过位移测量板(23)的位移来实现位移信号的检测;力传感器(22)串联在柔性铰链(20)与水冷杆(24)之间,实现载荷信号的检测;加热模块由加热炉(4)、温度控制系统(50)以及热电偶(51)组成,通过在温度控制系统(50)中设定温度加载模式来实现加热炉内炉温的加载,并通过加热炉中的热电偶实时将测量的炉温反馈给温度控制系统从而实现炉温的闭环控制,加热炉(4)通过加热炉支板(3)固定在加热炉左、右支腿(32、2)上,加热炉左、右支腿(32、2)通过螺钉连接在大理石底座(1)上;热电偶(51)的测量端放置在加热炉(4)炉腔中,另一端通过导线与温度控制系统(50)相连,实时进行温度反馈,温度控制系统(50)与加热炉(4)之间通过导线传输温控信号;所述偏心换点机构的偏心换点机构电机(39)通过传动轴轴承端盖(47)固定在偏心换点机构支撑板(31)上,其产生的动力经偏心换点机构传动轴(38)、小齿轮(36)、大齿轮(29)传递给偏心换点机构冷却轴(28),进而带动氧化铝耐热平台(27)、氧化铝耐热载物台(26)实现压痕测试过程中不同压入位置点的更换;偏心换点机构冷却轴(28)下部通过旋转接头连接法兰(33)与旋转接头(34)转子相连,旋转接头(34)定子经旋转接头固定架(35)固定在加热炉左支腿(32)上。2.根据权利要求1所述的真空环境下的高温微纳米压痕测试装置,其特征在于:所述的加热模块是:加热炉(4)通过加热炉支板(3)固定在加热炉左、右支腿(32、2)上,加热炉左、右支腿(32、2)通过螺钉连接在大理石底座(1)上;热电偶(51)的...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵宏伟,于淼,任露泉,洪坤,乔元森,刘航,方岱宁,裴永茂,曲兆亮,李莉佳,吴迪,孙兴栋,苗淼,周明星,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:新型
国别省市:吉林;22
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