[实用新型]常压下浸没式连续变低温微纳米压痕测试装置

权利要求书

1.一种常压下浸没式连续变低温微纳米压痕测试装置，其特征在于：包括宏定位驱动单元、微定位驱动单元、压入载荷/位移信号采集及控制单元、低温单元和夹持单元；

所述宏定位驱动单元包括x向驱动平台（15）、y向驱动平台（16）和z向驱动平台（1），y向驱动平台（16）放置于x向驱动平台（15）上方并固连，调控被测试件（30）在xy平面内的位置，z向驱动平台（1）调控压头（29）在z轴方向的位置，z向驱动平台（1）固定于基座（25）上；

所述微定位驱动单元包括柔性铰链（5）和压电叠堆（6），其中压电叠堆（6）位于柔性铰链（5）内部并处于受压状态，保证通电后压电叠堆（6）无间隙推动压头（29）沿z轴负方向移动，柔性铰链（5）通过柔性铰链固定螺钉（24）固连在导向板I（4）上，导向板I（4）与z向驱动平台（1）相连，可随其沿z轴运动；

所述压入载荷/位移信号采集及控制单元包括精密力传感器（23）和电容式位移传感器（7），其中，精密力传感器（23）与柔性铰链（5）通过螺纹固连，电容式位移传感器（7）通过旋转调整螺钉（28）夹持于夹持块（8）中，夹持块（8）通过连接螺钉（27）与悬臂梁（3）固连，悬臂梁（3）通过悬臂梁固定螺钉（26）与手动平台（2）固连，手动平台（2）与导向板I（4）连接，通过调整侧边旋钮可调节电容式位移传感器（7）与电容板（9）之间的间距，保证电容式位移传感器（7）与电容板（9）之间的间距时刻保持在电容式位移传感器（7）的量程范围内。

2.根据权利要求1所述的常压下浸没式连续变低温微纳米压痕测试装置，其特征在于：所述的低温单元包括被测试件腔（10）、帕尔贴片组（18）和隔热层（19），其中，隔热层（19）平面一侧胶接于被测试件腔（10）x轴正方向、x轴负方向、y轴正方向、y轴负方向与z轴负方向五个外表面处，隔热层（19）的凹槽侧背离被测试件腔（10），帕尔贴片组（18）冷端胶接于被测试件腔（10）x轴正方向、x轴负方向、y轴正方向、y轴负方向与z轴负方向五个外表面处，位于隔热层（19）凹槽中。

3.根据权利要求1所述的常压下浸没式连续变低温微纳米压痕测试装置，其特征在于：所述的夹持单元由压紧盖（33）与硅橡胶圈（31）组成，其中硅橡胶圈（31）位于压紧盖（33）下方凹槽内，被测试件（30）位于硅橡胶圈（31）与被测试件腔（10）内底部中间，并由被测试件固定螺钉（32）固定夹紧于硅橡胶圈（31）与被测试件腔（10）底部中间。

4.根据权利要求1所述的常压下浸没式连续变低温微纳米压痕测试装置，其特征在于：所述的精密力传感器（23）通过螺纹与隔热圆柱（22）固连，电容板（9）位于精密力传感器（23）与隔热圆柱（22）中间并被夹持固定，加热环（21）胶接于隔热圆柱（22）下方，压头夹持杆（20）胶接于加热环（21）下方，压头（29）胶接于压头夹持杆（20）下方，控制加热环（21）发热功率，保证由下方压头（29）传递过来的低温对上方的精密力传感器（23）不产生影响。

5.根据权利要求2所述的常压下浸没式连续变低温微纳米压痕测试装置，其特征在于：所述的帕尔贴片组（18）由直流电源供电，通过调节电源输出电压保证帕尔贴片组（18）的恒功率输出，在工作状态中，帕尔贴片组（18）与被测试件腔（10）相胶接一侧制冷并吸收被测试件腔（10）的热量，使被测试件腔（10）及内部组件的温度降低，帕尔贴片组（18）远离被测试件腔（10）的一侧发热，需预留空间对其进行散热。

6.根据权利要求2或3或5所述的常压下浸没式连续变低温微纳米压痕测试装置，其特征在于：所述的被测试件腔（10）放置于四根隔热空心杆（14）上，隔热空心杆（14）放置于导向板II（17）表面上，隔热空心杆（14）内部有长螺柱（11）穿过，长螺柱（11）下端旋进于导向板II（17）中的螺纹中，隔热圆环（13）套于长螺柱（11）上方并放置于被测试件腔（10）侧方平台上，螺母（12）旋进长螺柱（11）上方将被测试件腔（10）固定，隔热空心杆（14）与隔热圆环（13）将被测试件腔（10）产生的低温与金属件长螺柱（11）相隔离，阻值热量由下方的y向驱动平台（16）流向被测试件（30）区域。