[发明专利]多场耦合加载微纳米压入测试系统和测试方法

权利要求书

1.一种多场耦合加载微纳米压入测试系统，其特征是，所述系统包括：机械加载与测量子系统，电场加载与测量子系统，磁场加载与测量子系统，热场加载与测量子系统；

所述机械加载与测量子系统，包括：主机架(2)；为测试提供水平位置调整的横向粗调移动台(3)、横向精密移动台(4)，为测试提供竖直位置粗调的电机驱动单元(26)，所述的电机驱动单元(26)通过连接面板(27)与主机架(2)相连，下端与压电堆驱动单元(25)串联，压电堆驱动单元(25)下端分别接精密力传感器(24)和电容式位移传感器(23)，以及连接在压头连接杆上的压头(42)；

所述电场加载与测试子系统，包括：高精度稳压电源(36)，参考电容(37)和电荷放大器(38)，所述的高精度稳压电源(36)与带电极(35)的试样(16)以及参考电容(37)串联，所述的参考电容(37)与电荷放大器(38)并联，电荷放大器(38)通过A/D采集卡(39)和数据处理系统(40)连接；

所述磁场加载与测试子系统，包括：电源(29)，电磁铁(32)，含有循环冷却剂(30)的冷却壳层(31)，热电偶(28)，磁轭(33)，试样区的磁场强度由磁传感器(34)采集，经A/D采集卡(39)与数据处理系统(40)相连；

所述热场加载与测试子系统，包括：油浴腔(11)，高温绝缘硅油(12)，试样台(13)与高温绝缘硅油(12)直接接触，通过热传递对试样(16)进行加热，试样区的温度由热电偶(15)测量，反馈给控制箱(44)，由控制箱(44)控制加热丝(43)来调节对高温绝缘硅油(12)的加热功率，油浴腔(11)中的高温绝缘硅油(12)通过进油管(47)和出油管(41)与高温油槽(48)内的高温绝缘硅油(12)连通，由热电偶(45)测量硅油温度，通过电路反馈信号给控制箱(44)，由控制箱(44)控制加热丝(43)来调节加热功率。

2.如权利要求1所述的多场耦合加载微纳米压入测试系统，其特征是，所述多场耦合加载微纳米压入测试系统还包括隔热和循环冷却子系统，该子系统包括：冷却层(5)，冷却剂(6)，隔热层(7)，陶瓷衬垫(10)，热反射层(18)，绝缘层(19)，冷却层(20)，冷却剂(21)；传感器附件的温度由热电偶(22)测量，反馈信号给控制箱(44)，进行冷却剂的功率调节。

3.如权利要求2所述的多场耦合加载微纳米压入测试系统，其特征是，所述冷却层(5；20)由金属制成。

4.如权利要求2或3所述的多场耦合加载微纳米压入测试系统，其特征是，为了固定油浴腔(11)，采用螺栓(8)和装夹(9)连接冷却层(5)，进而与所述压入测试系统的主体相连。

5.如权利要求1所述的多场耦合加载微纳米压入测试系统，其特征是，所述试样区可变磁场的施加是通过电磁铁(32)和磁轭(33)组成的磁路实现的，通过调节电磁铁(32)中电流的大小，实现对试样区磁场强度的调节，通过冷却壳层(31)中冷却剂(30)循环流动带走电磁铁(32)产生的热量。

6.如权利要求1所述的多场耦合加载微纳米压入测试系统，其特征是，使用高精度稳压电源(36)通过两个电极(35)对试样(16)施加电场。

7.如权利要求1所述的多场耦合加载微纳米压入测试系统，其特征是，将所述主机架(2)置于隔振台(1)上。