[实用新型]常压下浸没式连续变低温微纳米压痕测试装置

说明书

本实用新型涉及一种常压下浸没式连续变低温微纳米压痕测试装置，属于精密仪器技术领域。可实现在常压环境下对被测试验样品快速开展连续可变低温的微纳米压痕测试。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。通过宏定位驱动单元改变驱动微定位驱动单元与被测试样的相对位置，经过接触探测后，进而控制微定位驱动单元进行微纳米压痕测试；压入载荷/位移信号采集及控制单元实现压痕测试过程中的精确控制与信号采集；低温单元实现被测试样与测试压头的共同降温，夹持单元实现被测试样在低温液体中的固定。优点在于：结构简单，易于操作，能消除微纳米压痕测试中的热漂移问题。

技术领域

本实用新型涉及精密仪器技术领域，特别涉及一种微纳米压痕响应的试验测试装置，尤指一种常压下浸没式连续变低温微纳米压痕测试装置。

背景技术

微纳米压痕测试技术通过驱动具有尖端的压头压入测量被测试件表面，同时记录压入与压出过程压头的位移值与所受的载荷值，获取载荷-位移曲线，通过对该曲线的数据处理，得到如硬度、弹性模量等诸多测试材料的力学信息，是一种操作简单、测量精准的微纳米力学测试手段。

随着材料科学的进步，能够在各种环境下的工作材料相继被开发出来，其中温度场是最常见的外部环境之一，因而与温度场相耦合的高温、低温微纳米压痕测试技术也随之相继被开发出来。其中国内外开发的低温微纳米压痕测试装置或仅能对单一温度点进行测试，或连续变温装置需要真空腔、多级杜瓦瓶等复杂且昂贵的配套装置，且操作复杂繁琐。此外，由于测试过程中低温被测试件与压头之间的温度常常存在差异，导致在二者接触过程中产生热变形，出现热漂移的现象，严重影响了低温微纳米压痕测试的准确性。若能够实现低成本、易于操作、消除接触温漂的连续变低温微纳米压痕测试，将大大降低测试成本，提高测试效率与精度，对材料在服役环境下的力学性能测试有着重大意义。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种常压下浸没式连续变低温微纳米压痕测试装置，可在常压环境下对被测试件进行连续变低温的微纳米压痕测试，解决现有低温微纳米压痕测试方法中测试装置结构复杂、存在热漂移等一系列问题。本实用新型涉及的测试方法与装置简单，能消除微纳米压痕测试中由温度差异导致的热漂移问题，对材料在低温下的力学性能研究提供了可靠手段，为揭示材料低温下的微观变形行为和损伤机制提供了崭新的测试方法。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

常压下浸没式连续变低温微纳米压痕测试装置，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I4上，导向板I4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I4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。