[发明专利]形状记忆合金拉扭实验观测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及拉扭性能测试技术领域，特别涉及一种作用于扫描电镜下的形状记忆合金拉扭实验观测装置及方法。

背景技术

形状记忆合金是一种具有形状记忆效应的合金，属于一种集感知和驱动为一体的新型功能材料。热力载荷作用下形状记忆合金(Shape Memory Alloys,SMAs)特有的热弹性马氏体相变赋予其奇异的特性，如形状记忆效应(Shape Memory Effect,SME)和伪弹性(Pseudoelastisity,PE)等。这些特性使形状记忆合金在工业、国防、仪表和医疗领域获得了广泛应用。形状记忆合金的在电子、机械、宇航、运输、建筑、化学、医疗、能源、家电以及日常生活用品等领域都有广泛的应用。一般采用的都是小尺寸的形状记忆合金的试件。特别是在生物医学方面的应用中，对小尺寸有更加特殊的要求。例如，骨科内固定物的制作，锯齿臂环抱内固定器、锁式髓内钉、抓髌器、椎体钉、椎间融合器等。另外主要用于制造血管内壁支架和微创手术器械的NiTiSMAs微管，也是用的小尺寸试件，并且需要将材料的外径控制在人体血管内径的尺寸范围内，才能执行相应的功能。

为了更好地认识形状记忆合金的特性，对形状记忆合金的拉扭性能以及形状恢复性能进行试验研究，具有重要意义。

现有技术中，存在的用于检测各种金属拉扭性能的设备，多数是针对普通的金属，对测试试件没有特殊要求，故为了便于测试试件的安装，其试件和夹具的尺寸均设置得较大，夹具多数采用法兰盘结构的形式。比如美国MTSsystems Corporation公司出产的MTS（material testingSYSTEM材料测试系统）操作系统（产品型号MTS858/material testing system858/MTS858万能材料试验机）就属于这种设备。但对于形状记忆合金由于成本较贵和自身性能特殊，所以需要制作成为较小尺寸（一般检测部分采用直径5mm左右的圆管形状）的试件，然后配合有温度控制的措施，这样才能准确地检测出其拉扭性能，以及高温下恢复的功能。现有技术中也存在一些能够检测小尺寸试件拉扭性能的设备，但均存在成本高昂的缺陷，而且同样并不适合用于具有特殊功能的形状记忆合金的拉扭性能测试。

因此急需一种适合用于具有特殊功能的形状记忆合金的拉扭性能测试装置及方法。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种适合用于具有特殊功能的形状记忆合金的拉扭性能测试装置及方法。

本发明的目的之一是提出一种形状记忆合金拉扭实验观测装置；本发明的目的之二是提出一种形状记忆合金拉扭实验观测方法。

本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供的形状记忆合金拉扭实验观测装置，包括形状记忆合金拉扭实验夹具，所述形状记忆合金拉扭实验夹具包括底板、试件夹头、拉压实验单元和扭转实验单元，所述试件夹头、拉压实验单元和扭转实验单元设置于底板上；

所述拉压实验单元包括拉压定位箱、拉压荷重传感器、拉压丝杆和拉压螺母；

所述试件夹头包括活动端夹头、固定端夹头；

所述扭转实验单元包括扭转定位箱、扭转荷重传感器、扭转丝杆、扭转螺母、扭转传动齿条和扭转齿轮；

所述拉压螺母设置于拉压定位箱上，所述拉压螺母通过拉压丝杆与拉压荷重传感器的一端连接，所述拉压丝杆用于将拉压螺母的旋转运动转化为拉压丝杆的直线运动，所述试件夹头的固定端夹头与拉压荷重传感器另一端连接，所述试件夹头的活动端夹头与固定端夹头之间用于固定试件；

所述扭转螺母设置于扭转定位箱上，所述扭转螺母通过扭转丝杆与扭转荷重传感器的一端连接，所述扭转丝杆用于将扭转螺母的旋转运动转化为扭转丝杆的直线运动，所述扭转荷重传感器另一端与扭转传动齿条连接，所述活动端夹头内设置扭转齿轮，所述扭转齿轮与待测试件连接，所述扭转齿轮与扭转传动齿条啮合连接。

进一步，所述拉压传感器通过万向节与试件夹头的固定端夹头连接。

进一步，所述固定端夹头对称设置有至少两个顶紧螺栓，所述顶紧螺栓通过螺纹转动固定试件。

进一步，所述拉压荷重传感器和扭转荷重传感器上设置有输出导线，所述输出导线与应变仪连接。

进一步，还包括扫描电镜，所述扫描电镜用于自动获取试件发生形变的图像并储存和对图像进行处理分析，所述形状记忆合金拉扭实验夹具平放于扫描电镜工作仓内的工作台上，再对扫描电镜进行微调至形状记忆合金拉扭实验夹具中的形状记忆合金观测位置。