【技术实现步骤摘要】
本技术涉及材料微观力学性能测试，具体涉及一种用于扫描电镜下ebsd测试的原位拉伸装置，可在扫描电镜下对微尺度试样进行单轴拉伸加载，借助ebsd分析技术，揭示材料在原位拉伸载荷下的微观组织结构和晶体织构演化。
技术介绍
1、材料力学性能测试方法包括拉伸、压缩、剪切、弯曲等，其中应用最广泛的是单轴拉伸测试。传统的单轴拉伸实验属于非原位测试，一般先在实验中获取拉伸载荷-位移曲线，再计算应力-应变曲线，进而分析得出弹性模量、屈服强度、抗拉强度以及断后延伸率等力学性能参数。该法不能对测试过程中的材料微观变形过程进行观察，尤其缺乏特定受力阶段微观组织结构和晶体织构观测的实时性，无法将材料力学性能参数与微观结构信息建立直接联系。只有开展显微成像技术测量辅助下的原位力学测试才能解决上述问题。
2、扫描电镜是一种通过聚焦电子束在试样的表面，并采集从试样激发的二次电子，并将二次电子成像来观察样品表面形态的显微成像仪器。电子背散射衍射(electronbackscattered diffraction，简称ebsd)是扫描电镜的成熟附件，能提供如晶间取向、晶界类型、再结晶晶粒、微织构、相辨别和晶粒尺寸测量等完整的分析数据。ebsd数据一般来自样品表面下10-50nm厚的区域，且ebsd检测时试样相对于水平方向需要倾转至70°为最佳。因此，在扫描电镜ebsd模式下开展原位拉伸对测试装置有特定的要求。首先，装置结构需要小巧紧凑，采用质量一般要求小于5kg，同时结构还需要具有较好的刚度和强度；其次，装置的夹具部分需要能够进行旋转，配合特定安装台
3、针对用于扫描电镜下ebsd测试的原位拉伸装置进行专利检索，发现授权号cn105388327b专利公开了一种在扫描电镜中进行原位微观力学、微结构、成分一体化研究的拉伸试验装置，但该装置仅能通过夹具绕拉伸轴线向ebsd探测器方向旋转70°，而此刻侧面滚珠丝杆将会阻碍ebsd探头，使其无法处于最佳工作距离；授权号cn211652352u专利公开了一种基于自动化换样的微型单轴拉伸装置，但该装置并未实际考虑试样70°倾斜问题；申请号cn202211030292.4专利公开了一种适用于ebsd观测的esem原位力学试验平台，该装置夹具为不可旋转结构，仅通过放置于70°倾角安装台上实现试样的70°旋转，会导致上方电子枪无法下探至最佳位置。综上所述，现有专利所公开的用于扫描电镜下ebsd测试的原位拉伸装置均存在一定的不足之处。
技术实现思路
1、本技术的目的是克服上述现有技术所存在的不足，提供一种用于扫描电镜下ebsd测试的原位拉伸装置，可在扫描电镜下对微尺度试样进行单轴拉伸加载，借助ebsd分析技术，揭示材料在原位拉伸载荷下的微观组织结构和晶体织构演化。
2、本技术的上述目的通过以下技术方案实现：
3、一种用于扫描电镜下ebsd测试的原位拉伸装置，包括夹持件25，夹持单元，支撑单元，检测单元，动力传输驱动单元，角度调整单元。整体采用水平结构布置，所述支撑单元包括底板ⅰ1、底板ⅱ3、侧板ⅰ4与侧板ⅱ11；所述动力传输驱动单元包括丝杆传动模块、蜗轮蜗杆传动模块、齿轮传动模块与伺服电机动力模块；所述丝杆传动模块固定于侧板ⅰ4与侧板ⅱ11之间及底板ⅱ3上方；所述蜗轮蜗杆传动模块安装于侧板ⅰ4外侧与底板ⅰ1上方；所述齿轮传动模块安装于侧板ⅰ4外侧，底板ⅰ1上方及蜗轮蜗杆传动结构外侧，所述伺服电机动力模块安装于蜗轮蜗杆传动模块外侧与底板ⅰ1上方；所述夹持单元包括第一夹持模块与第二夹持模块，二者相对安装于侧板ⅰ4与侧板ⅱ11之间，且两模块借助丝杆模块悬置于底板ⅱ3上方；所述检测单元包括力传感器17与光栅位移采集模块，所述力传感器17装载于第一夹持模块中以采集拉伸载荷数据，光栅位移采集模块固定于第一夹持模块与第二夹持模块之间以测量两夹持模块的相对位移；所述角度调整单元为外置单元，非微型原位拉伸试验机内部结构，是一种可使测试机与水平成一定角度的装置。
4、作为优化，所述底板ⅰ1一侧设有三个螺丝孔，底板ⅱ3一侧设有三个螺丝孔，另一侧设有四个螺丝孔，侧板ⅰ4底部设有三个螺丝孔，侧板ⅱ11底部设有四个螺丝孔；所述底板ⅰ1与底板ⅱ3都为水平设置；所述侧板ⅰ4与侧板ⅱ11都垂直设置于底板ⅱ3两侧并通过螺丝相连接，底板ⅰ1垂直设置于侧板ⅰ4底部且通过螺丝相连接；所述侧板ⅰ4与侧板ⅱ11各设两个轴承预留孔，侧板ⅰ4与侧板ⅱ11上轴承预留孔两两相对设置且在两预留轴承孔之间预留一个方槽以使夹持单元能够正常拉伸；所述侧板ⅰ4在其左侧与右侧各设有螺丝孔两个以固定蜗轮蜗杆模块，所述底板ⅱ3为配合ebsd测试在其上视面切割出拱形凹陷。
5、作为优化，所述第一夹持模块包括可转动夹具ⅰ24，夹具盖ⅰ22，滚珠丝杆副螺母ⅰ13，滚珠丝杆副螺母ⅱ23，夹具定位固定盖18，夹持支撑座ⅰ21，力传感器17，力传感器后固定板16；所述第二夹持模块包括滚珠丝杆副螺母ⅲ6，滚珠丝杆副螺母ⅳ28，可转动夹具ⅱ27，夹具盖ⅱ26，夹持支撑座ⅱ29。所述夹具ⅰ24与夹具ⅱ27在其圆柱尾部都设计有对称凸起板。其作用为水平固定，原位拉伸测试需要两夹具产生的力处于同一直线上，该对称凸起板设计可有效使其二力处于同一直线上。所述夹持支撑座ⅰ21与夹持支撑座ⅱ29在其内侧，即二支撑座各自相对应一侧，设计有对称的角度调节方孔，起作用在于配合两夹具调整角度，通过角度调整便于该试验机放入扫描电镜中进行ebsd测试。
6、作为优化，所述光栅位移采集模块包括工装外壳固定板5，工装外壳7，光栅读数头8，工装内板9，光栅尺10，工装内板固定端12；所述光栅位移采集模块在夹持支撑座ⅰ21与夹持支撑座ⅱ29进行相离运动与相近运动时，工装外壳7与工装内板9也将进行相应运动，由此固定于工装外壳7上的光栅读数头8与固定于工装内板9上的光栅尺10将产生相对位移，光栅读数8可采集支撑座ⅰ21与夹持支撑座ⅱ29的相对位移。
7、作为优化，所述光栅位移采集模块在避免相对运动产生的摩擦力方面与体积重量尽可能小方面做出平衡，工装外壳7与工装内板9作尺寸调节，在满足光栅尺10与光栅读数头8装配需求基础上，工装外壳7内槽宽度将略大于工装内板9板面宽度。
8、本技术的有益效果是：本装置通过整体设计与模块化设计方法，结构小巧紧凑，有效减小装置体积与重量；通过设计可转动25°夹具与夹具座，搭配45°角度支撑座，满足ebsd检测时试样相对于水平方向需要倾转至70°最佳角度要求，同时保证侧面丝杠组件不会阻挡电子枪和ebsd探头，达到最佳的ebsd原位拉伸测试效果。
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1.一种用于扫描电镜下EBSD测试的原位拉伸装置，包括夹持件(25)，夹持单元，支撑单元，检测单元，动力传输驱动单元，角度调整单元，其特征在于：整体采用水平结构布置，所述支撑单元包括底板Ⅰ(1)、底板Ⅱ(3)、侧板Ⅰ(4)与侧板Ⅱ(11)；所述动力传输驱动单元包括丝杆传动模块、蜗轮蜗杆传动模块、齿轮传动模块与伺服电机动力模块；所述丝杆传动模块固定于侧板Ⅰ(4)与侧板Ⅱ(11)之间及底板Ⅱ(3)上方；所述蜗轮蜗杆传动模块安装于侧板Ⅰ(4)外侧与底板Ⅰ(1)上方；所述齿轮传动模块安装于侧板Ⅰ(4)外侧，底板Ⅰ(1)上方及蜗轮蜗杆传动结构外侧，所述伺服电机动力模块安装于蜗轮蜗杆传动模块外侧与底板Ⅰ(1)上方；所述夹持单元包括第一夹持模块与第二夹持模块，二者相对安装于侧板Ⅰ(4)与侧板Ⅱ(11)之间，且两模块借助丝杆模块悬置于底板Ⅱ(3)上方；所述检测单元包括力传感器(17)与光栅位移采集模块，所述力传感器(17)装载于第一夹持模块中以采集拉伸载荷数据，光栅位移采集模块固定于第一夹持模块与第二夹持模块之间以测量两夹持模块的相对位移；所述角度调整单元为外置单元，非微型原位拉伸试验机内部结构
2.根据权利要求1所述的一种用于扫描电镜下EBSD测试的原位拉伸装置，其特征在于：所述底板Ⅰ(1)一侧设有三个螺丝孔，底板Ⅱ(3)一侧设有三个螺丝孔，另一侧设有四个螺丝孔，侧板Ⅰ(4)底部设有三个螺丝孔，侧板Ⅱ(11)底部设有四个螺丝孔；所述底板Ⅰ(1)与底板Ⅱ(3)都为水平设置；所述侧板Ⅰ(4)与侧板Ⅱ(11)都垂直设置于底板Ⅱ(3)两侧并通过螺丝相连接，底板Ⅰ(1)垂直设置于侧板Ⅰ(4)底部且通过螺丝相连接；所述侧板Ⅰ(4)与侧板Ⅱ(11)各设两个轴承预留孔，侧板Ⅰ(4)与侧板Ⅱ(11)上轴承预留孔两两相对设置且在两预留轴承孔之间预留一个方槽以使夹持单元能够正常拉伸；所述侧板Ⅰ(4)在其左侧与右侧各设有螺丝孔两个以固定蜗轮蜗杆模块，所述底板Ⅱ(3)为配合EBSD测试在其上视面切割出拱形凹陷。
3.根据权利要求1所述的一种用于扫描电镜下EBSD测试的原位拉伸装置，其特征在于：所述第一夹持模块包括可转动夹具Ⅰ(24)，夹具盖Ⅰ(22)，滚珠丝杆副螺母Ⅰ(13)，滚珠丝杆副螺母Ⅱ(23)，夹具定位固定盖(18)，夹持支撑座Ⅰ(21)，力传感器(17)，力传感器后固定板(16)；所述第二夹持模块包括滚珠丝杆副螺母Ⅲ(6)，滚珠丝杆副螺母Ⅳ(28)，可转动夹具Ⅱ(27)，夹具盖Ⅱ(26)，夹持支撑座Ⅱ(29)；所述可转动夹具Ⅰ(24)后预设螺丝孔，力传感器(17)通过该预设螺丝孔与可转动夹具Ⅰ(24)插接；所述可转动夹具Ⅰ(24)通过夹持支撑座Ⅰ(21)内的定位槽确定旋转角度，借助夹具定位固定盖(18)确定可转动夹具Ⅰ(24)位置；所述力传感器后固定板(16)通过内部螺丝孔与力传感器(17)连接，且力传感器后固定板(16)与夹持支撑座Ⅰ(21)预设有对应螺丝孔，二者通过螺丝固定在一起；所述夹具盖Ⅰ(22)底面设计有凸起结构以夹紧夹持件(25)，且与可转动夹具Ⅰ(24)背面预设有对应螺丝孔，二者通过螺丝固定在一起；所述滚珠丝杆副螺母Ⅰ(13)与滚珠丝杆副螺母Ⅱ(23)的法兰盘与夹持支撑座Ⅰ(21)预设有对应螺丝孔，两者通过螺丝螺母固定一起；所述可转动夹具Ⅱ(27)通过夹持支撑座Ⅱ(29)内的定位槽确定旋转角度并直接确定位置；所述可转动夹具Ⅱ(27)与夹持支撑座Ⅱ(29)后方预设螺丝孔，二者通过螺丝固定在一起；所述夹具盖Ⅱ(26)地面设计有凸起结构以夹紧夹持件(25)，且与可转动夹具Ⅱ(27)背面预设有对应螺丝孔，二者通过螺丝固定在一起；所述滚珠丝杆副螺母Ⅰ(13)与滚珠丝杆副螺母Ⅱ(23)与夹持支撑座Ⅰ(21)预设有对应螺丝孔，两者通过螺丝螺母固定在一起。
4.根据权利要求1所述的一种用于扫描电镜下EBSD测试的原位拉伸装置，其特征在于：所述丝杆传动模块包括滚珠丝杆Ⅰ(15)、滚珠丝杆Ⅱ(20)，角接触球轴承Ⅰ(14)，角接触球轴承Ⅱ(19)，角接触球轴承Ⅲ(38)，角接触球轴承Ⅳ(41)；所述蜗轮蜗杆传动模块包括蜗杆(36)，蜗轮Ⅰ(30)，蜗轮Ⅱ(37)，深沟球轴承Ⅰ(39)，深沟球轴承Ⅱ(40)与蜗杆后固定板(2)；所述齿轮传动模块包括圆柱直齿齿轮Ⅰ(31)，圆柱直齿齿轮Ⅱ(32)与齿轮挡板(33)；所述伺服电机动力模块包括减速器(34)与伺服直流电机(35)；所述蜗杆后固定板(2)左侧边与侧板Ⅰ(4)左侧底部预设两个螺丝孔，借助螺丝固定；所述齿轮挡板(33)与侧板Ⅰ(4)右侧底部预设两个螺丝孔，借助螺丝固定，使蜗杆后固定板(2)与齿轮挡板(33)位于底板Ⅰ(1)上方接...
【技术特征摘要】
1.一种用于扫描电镜下ebsd测试的原位拉伸装置，包括夹持件(25)，夹持单元，支撑单元，检测单元，动力传输驱动单元，角度调整单元，其特征在于：整体采用水平结构布置，所述支撑单元包括底板ⅰ(1)、底板ⅱ(3)、侧板ⅰ(4)与侧板ⅱ(11)；所述动力传输驱动单元包括丝杆传动模块、蜗轮蜗杆传动模块、齿轮传动模块与伺服电机动力模块；所述丝杆传动模块固定于侧板ⅰ(4)与侧板ⅱ(11)之间及底板ⅱ(3)上方；所述蜗轮蜗杆传动模块安装于侧板ⅰ(4)外侧与底板ⅰ(1)上方；所述齿轮传动模块安装于侧板ⅰ(4)外侧，底板ⅰ(1)上方及蜗轮蜗杆传动结构外侧，所述伺服电机动力模块安装于蜗轮蜗杆传动模块外侧与底板ⅰ(1)上方；所述夹持单元包括第一夹持模块与第二夹持模块，二者相对安装于侧板ⅰ(4)与侧板ⅱ(11)之间，且两模块借助丝杆模块悬置于底板ⅱ(3)上方；所述检测单元包括力传感器(17)与光栅位移采集模块，所述力传感器(17)装载于第一夹持模块中以采集拉伸载荷数据，光栅位移采集模块固定于第一夹持模块与第二夹持模块之间以测量两夹持模块的相对位移；所述角度调整单元为外置单元，非微型原位拉伸试验机内部结构，是一种可使测试机与水平成一定角度的装置。
2.根据权利要求1所述的一种用于扫描电镜下ebsd测试的原位拉伸装置，其特征在于：所述底板ⅰ(1)一侧设有三个螺丝孔，底板ⅱ(3)一侧设有三个螺丝孔，另一侧设有四个螺丝孔，侧板ⅰ(4)底部设有三个螺丝孔，侧板ⅱ(11)底部设有四个螺丝孔；所述底板ⅰ(1)与底板ⅱ(3)都为水平设置；所述侧板ⅰ(4)与侧板ⅱ(11)都垂直设置于底板ⅱ(3)两侧并通过螺丝相连接，底板ⅰ(1)垂直设置于侧板ⅰ(4)底部且通过螺丝相连接；所述侧板ⅰ(4)与侧板ⅱ(11)各设两个轴承预留孔，侧板ⅰ(4)与侧板ⅱ(11)上轴承预留孔两两相对设置且在两预留轴承孔之间预留一个方槽以使夹持单元能够正常拉伸；所述侧板ⅰ(4)在其左侧与右侧各设有螺丝孔两个以固定蜗轮蜗杆模块，所述底板ⅱ(3)为配合ebsd测试在其上视面切割出拱形凹陷。
3.根据权利要求1所述的一种用于扫描电镜下ebsd测试的原位拉伸装置，其特征在于：所述第一夹持模块包括可转动夹具ⅰ(24)，夹具盖ⅰ(22)，滚珠丝杆副螺母ⅰ(13)，滚珠丝杆副螺母ⅱ(23)，夹具定位固定盖(18)，夹持支撑座ⅰ(21)，力传感器(17)，力传感器后固定板(16)；所述第二夹持模块包括滚珠丝杆副螺母ⅲ(6)，滚珠丝杆副螺母ⅳ(28)，可转动夹具ⅱ(27)，夹具盖ⅱ(26)，夹持支撑座ⅱ(29)；所述可转动夹具ⅰ(24)后预设螺丝孔，力传感器(17)通过该预设螺丝孔与可转动夹具ⅰ(24)插接；所述可转动夹具ⅰ(24)通过夹持支撑座ⅰ(21)内的定位槽确定旋转角度，借助夹具定位固定盖(18)确定可转动夹具ⅰ(24)位置；所述力传感器后固定板(16)通过内部螺丝孔与力传感器(17)连接，且力传感器后固定板(16)与夹持支撑座ⅰ(21)预设有对应螺丝孔，二者通过螺丝固定在一起；所述夹具盖ⅰ(22)底面设计有凸起结构以夹紧夹持件(25)，且与可转动夹具ⅰ(24)背面预设有对应螺丝孔，二者通过螺丝固定在一起；所述滚珠丝杆副螺母ⅰ(13)与滚珠丝杆副螺母ⅱ(23)的法兰盘与夹持支撑座ⅰ(21)预设有对应螺丝孔，两者通过螺丝螺母固定一起；所述可转动夹具ⅱ(27)通过夹持支撑座ⅱ(29)内的定位槽确定旋转角度并直接确定位置；所述可转动夹具ⅱ(27)与夹持支撑座ⅱ(29)后方预设螺丝孔，二者通过螺丝固定在一起；所述夹具盖ⅱ(26)地面设计有凸起结构以夹紧夹持件(25)，且与可转动夹具ⅱ(27)背面预设有对应螺丝孔，二者通过螺丝固定在一起；所述滚珠丝杆副螺母ⅰ(13)与滚珠丝杆副螺母ⅱ(23)与夹持支撑座ⅰ(21)预设有对应螺丝孔，两者通过螺丝螺母固定在一起。
4.根据权利要求1所述的一种用于扫描电镜下ebsd测试的原位拉伸装置，其特征在于：所述丝杆传动模块包括滚珠丝杆ⅰ(15)、滚珠丝杆ⅱ(20)，角接触球轴承ⅰ(14)，角接触球轴承ⅱ(19)，角接触球轴承ⅲ(38)，角接触...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊甫，章陈康平，李景倩，陈富宇，张博，张景基，王疆瑛，卫国英，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：新型
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