[实用新型]真空环境下的高温微纳米压痕测试装置

说明书

技术领域

本实用新型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，本实用新型将丰富材料微观力学性能测试的理论与技术体系。

背景技术

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，导致国内在相关领域的研究一直处于跟踪状态，原创成果很少。因此，研制一台集精密驱动、检测、温度控制、信号采集与处理等技术为一体的，具备我国自主知识产权的超高温微纳米压痕测试仪迫在眉睫。

目前，国内外的高温压痕仪器大多数是通过加热平台提供温度场的，但由于加热平台提供的是开放式加热环境，而且加热方式是接触式加热，这样不仅无法给试件和压头提供高达1600℃这样一个超高温度的加热环境，而且无法保证压头和试件二者之间温差足够小，这样一旦二者接触就会有热量传递，由此将会引起二者膨胀和收缩，最终将造成位移和力的测量信号有漂移现象发生，这将导致测量数据不准确，需要后期对实验数据进行校核处理，以消除热温漂带来的误差，因为高温压痕实验的难点之一就在于解决压头和试件之间由于温差导致的温漂问题，所以上述问题急需解决。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种真空环境下的高温微纳米压痕测试装置，解决了现有技术存在的上述问题。本实用新型是集精密驱动、检测、温度控制、信号采集与处理等技术为一体的高温微纳米压痕测试装置。测试装置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，本实用新型将丰富材料微观力学性能测试的理论与技术体系。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：