[实用新型]量程可调式原位微纳米压痕/划痕测试装置

权利要求书

1.一种量程可调式原位微纳米压痕/划痕测试装置，其特征在于：包括X、Y轴精密划痕单元、Z轴宏动调整机构、精密压入驱动单元、压痕量程调节单元、位移信号检测单元与载荷信号检测单元；其中，X、Y轴精密划痕单元通过Z轴宏动调整机构安装在压痕杠杆支点底座（19）上，Z轴宏动调整机构与压痕量程调节单元安装在压痕杠杆支点底座（19）上，精密压入驱动单元与位移信号检测单元安装在底座（20）上，载荷信号检测单元安装在X、Y轴精密划痕单元上。

2.根据权利要求1所述的量程可调式原位微纳米压痕/划痕测试装置，其特征在于：所述的X、Y轴精密划痕单元是：X向柔性铰链（17）、Y向柔性铰链（15）的凹槽内部分别安装有X向压电叠堆（18）、Y向压电叠堆（16），通过载物台（13）和精密力传感器（14）在X轴、Y轴方向上位置的精密微动调整，实现沿X轴、Y轴方向的精密划痕功能。

3.根据权利要求1所述的量程可调式原位微纳米压痕/划痕测试装置，其特征在于：所述的Z轴宏动调整机构是：Z轴手动平台（3）通过连接板Ⅰ（4）与X、Y轴精密划痕单元连接，Z轴手动平台（3）固定安装在压痕杠杆支点底座（19）上，实现Z轴方向的载物台（13）和精密力传感器（14）位置的宏动调整。

4.根据权利要求1所述的量程可调式原位微纳米压痕/划痕测试装置，其特征在于：所述的精密压入驱动单元是：音圈电机（21）通过连杆（22）驱动滑块Ⅰ（23）沿导轨Ⅰ（1）移动，通过压痕量程调节单元使滑块Ⅱ（9）沿导轨Ⅱ（7）移动，通过连接板Ⅲ（5）、辊轴（6）、恒力弹簧（8）使滑块Ⅱ（9）保持位置，滑块Ⅱ（9）上下移动的高度能够使恒力弹簧（8）多余的部分始终缠绕在辊轴（6）上，恒力弹簧（8）自身缠绕到辊轴（6）上的力恒定，压头连接件（11）和金刚石压头（12）通过连接板Ⅱ（10）与滑块Ⅱ（9）连接，实现金刚石压头（12）的精密压入。

5.根据权利要求1所述的量程可调式原位微纳米压痕/划痕测试装置，其特征在于：所述的压痕量程调节单元是：压痕杠杆（24）上设有凹扣槽（27），并在压痕杠杆（24）上套装压痕杠杆支撑套管（2），在压痕杠杆支撑套管（2）的管壁上设有锁定螺钉（29），在压痕杠杆支撑套管（2）的内壁上设有与所述凹扣槽（27）相配合的凸扣（28），压痕杠杆支撑套管（2）固定在压痕杠杆支点底座（19）上，实现量程可调的功能。

6.根据权利要求1所述的量程可调式原位微纳米压痕/划痕测试装置，其特征在于：所述的位移信号检测单元是：精密位移传感器（25）通过安装架（26）固定在底座（20）上，金刚石压头（12）在Z轴方向上的微小位移通过精密位移传感器（25）检测并通过杠杆原理进行计算，精密位移传感器（25）检测到的位移信号作为音圈电机（21）控制电源的反馈信号，对压痕实验过程进行闭环控制。

7.根据权利要求1所述的量程可调式原位微纳米压痕/划痕测试装置，其特征在于：所述的载荷信号检测单元是：载物台（13）安装在精密力传感器（14）上，精密力传感器（14）安装在X向柔性铰链（17）上，定量检测压痕压力和划痕法向力、切向力，精密力传感器（14）检测到的载荷信号作为X向压电叠堆（18）、Y向压电叠堆（16）驱动电源的反馈信号，对划痕实验过程进行闭环控制。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的量程可调式原位微纳米压痕/划痕测试装置，其特征在于：所述的量程可调式原位微纳米压痕/划痕测试装置的量程通过压痕量程调节单元进行调节，音圈电机（21）伸长量大于压电叠堆，可实现大尺寸原位微纳米压痕/划痕测试。