一种高精度纳米划痕测试装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种高精度纳米划痕测试装置与方法，属于机电一体化领域。测试装置包括底座、大理石龙门架、z轴方向宏动调整单元、精密压入驱动单元、横向力检测单元、x轴方向调整单元、y轴方向调整单元和轴向力检测单元。其中z轴方向宏动调整单元安装在大理石龙门架上，精密压入驱动单元安装在z轴方向宏动调整单元上，横向力检测单元安装在精密压入驱动单元底部，x轴方向调整单元、y轴方向调整单元安装在底座上，轴向力检测单元安装在x轴方向调整单元上。优点在于：通过合理设计划痕主运动与力检测单元的结构，达到了结构简单、加工方便的目的，且可以实时检测划痕过程轴向力和横向力，提高了判断涂层剥落或延脆转变临界力的精准度。准度。准度。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度纳米划痕测试装置与方法


[0001]本专利技术涉及材料微观力学性能测试仪器领域，特别涉及一种高精度纳米划痕测试装置与方法，结合压电精密驱动技术与高精度传感技术，可面向各种材料进行微纳米级别划痕力学性能测试及加工，结合采集到的力信号，可用于探究材料在微纳米尺度下的力学性能和损伤机制，在微机电系统、纳米工程、表面技术、航空航天等领域具有潜在应用价值。

技术介绍

[0002]随着科学技术的发展，微纳米力学研究的发展促进和开拓了材料表面工程的实际应用。为了准确地揭示材料深层结构与其表面性质的内在联系，需要在微观尺度下观察材料表面结构形态。而划痕测试作为一种高分辨率的测试手段及检测方法，能够在测试结果中获取材料的摩擦系数、硬度、表面粗糙度等重要表面信息及力学参数，并结合沟槽形貌、试件表面残余形貌来评价试件表面的抗摩擦磨损性能及薄膜的结合能力，因而在薄膜复合材料、聚合物、生物材料以及半导体材料等新兴材料的性能测试及分析中广泛应用。近几年来，此项技术已被广泛地应用于材料表面工程、微电子、微机电系统、生物和医学材料等相关的科学领域。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度纳米划痕测试装置，其特征在于：由底座(1)、大理石龙门架(2)、z轴方向宏动调整单元(3)、精密压入驱动单元(4)、横向力检测单元(5)、x轴方向调整单元(6)、y轴方向调整单元(7)和轴向力检测单元(8)组成；所述大理石龙门架(2)安装在底座(1)上，z轴方向宏动调整单元(3)通过螺钉固定在大理石龙门架(2)上，精密压入驱动单元(4)通过螺钉安装在z轴方向宏动调整单元(3)上，横向力检测单元(5)通过螺钉安装在精密压入驱动单元(4)上；x轴方向调整单元(6)固定在底座(1)上，y轴方向调整单元(7)固定在x轴方向调整单元(6)上，轴向力检测单元(8)安装在y轴方向调整单元(7)上。2.根据权利要求1所述的高精度纳米划痕测试装置，其特征在于：所述的精密压入驱动单元(4)由连接板(401)、柔性铰链机构(402)、压电叠堆(403)和紧定螺钉a(404)组成；其中，连接板(401)通过螺纹连接固定在z轴方向宏动调整单元(3)上，柔性铰链机构(402)通过螺纹连接固定在连接板(401)上，压电叠堆(403)安装在柔性铰链机构(402)的方槽中，利用逆压电效应以实现横向力检测单元(5)的精密压入与压出。3.根据权利要求1所述的高精度纳米划痕测试装置，其特征在于：所述的横向力检测单元(5)由高精度单轴力传感器a(501)、连接件a(502)、紧定螺钉b(503)、金刚石压头(504)和连接件b(505)组成；高精度单轴力传感器a(501)一端通过螺纹连接在连接件a(502)的圆柱端，金刚石压头(504)则安装在连接件a(502)的方块端并通过紧定螺钉b(503)夹紧，高精度单轴力传感器a(501)另一端通过螺纹连接在连接件b(505)上，连接件b(505)轴端与精密压入驱动单元(4)中的柔性铰链机构(402)下端孔配合，并通过紧定螺钉a(404)夹紧，以保证金刚石压头(504)始终垂直于水平面。4.根据权利要求1所述的高精度纳米划痕测试装置，其特征在于：所述的轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：张浩飞，吴浩翔，王博，何贵浩，刘通，刘宇欣，黄雅明，黄虎，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：