[发明专利]一种材料微观组织弯曲压缩性能动态高通量测量装置

说明书

本发明公开一种材料微观组织弯曲压缩性能动态高通量测量装置，属于材料金相分析及力学性能测试领域。本发明所述装置包括底座、拉伸装置、显微测试系统、低温测试系统、高温测试系统、拉伸支架，拉伸装置安装在拉伸支架上，显微测试系统位于试样的正上方；控制计算机通过数据接口与上位机连接；本发明能连续观察材料在各种气氛、温度环境中形变过程中微观组织变化规律，同时获得试样在各种气氛、温度环境中应力‑应变曲线及曲线上各点所对应金相结构，通过观察分析材料微结构形变及断裂机理，对晶内、晶界、栾晶、位错、第二相等力学性能影响因素进行观察研究。

技术领域

本发明涉及一种材料微观组织弯曲压缩性能动态高通量测量装置，属于材料金相分析及力学性能测试领域。

背景技术

金相显微分析是通过金相显微镜研究金属及合金显微组织包括晶粒、夹杂物以及相变产物等特征组织。金相显微分析是金属材料产品质量检验及金属材料试验研究的重要手段之一，通过金相分析可确定产品组织相貌、评判热处理后工件组织状态，金相显微分析是重要的材料分析基础手段，通过金相分析可获得金属及合金组织大小、形态、分布、数量和性质的一种方法，同时可获得晶粒、夹杂物以及相变产物等特征组织。近年来随着计算机技术的发展，通过对二维金相试样磨面或薄膜的金相显微组织图谱的测量和计算可确定金属微观组织的三维空间形貌，建立金属材料成分、组织和性能间的关系。

弯曲试验、压缩实验是测定材料承受弯曲载荷或垂向载荷时的力学特性的试验，是材料机械性能试验的基本方法。试样在进行弯曲试验过程中，试样一侧应力为单向拉伸，另一侧应力为单向压缩，最大正应力出现在试样表面，为此弯曲试验对表面缺陷敏感常用于检验材料表面缺陷如渗碳或表面淬火层质量等日常工作。另外，对于陶瓷材料、工具钢等脆性材料，由于测定这些材料抗拉强度很困难，且试样加工也比较困难，而弯曲试样形状简单，故采用弯曲试验评价其性能和质量。

但目前的金相显微分析技术仅限于对样品的静态观察，定性描述金属材料的显微组织特征或采用与各种标准图片比较的方法评定显微组织、晶粒度、非金属夹杂物及第二相质点等，这种方法精确性不高，评定时带有很大的主观性，且对工况条件下的样品只能事后取样分析，过程中的显微组织变化无法观测。传统研究方法是针对不同变形特点，以起始态和终了态作为边界条件建立有限元模拟模型，以此研究材料晶粒塑性变形机理，网格划分精度极大影响到模拟结果，往往不能反映真实变形情况。鉴于此，如何获得变形过程中材料微观结构信息，特别是晶粒晶界协调变形特点、断裂机制特征，仍然缺乏有效的技术方法，是目前未解决的关键且重要科学技术问题之一，面临重要的技术需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种材料微观组织弯曲压缩性能动态高通量测量装置，应用高速摄相技术、图像传输技术、计算机图像处理技术、数据库等现代数据分析、处理技术，将传统金相分析技术与材料力学性能测试结合在一起，清晰完整的获得材料受力变形过程中各因素变化规律及相互影响关系，具有较强的表征能力。

本发明通过以下技术方案实现：一种材料微观组织弯曲压缩性能动态高通量测量装置，包括电源开关1、触摸控制屏2、外壳3、前观察窗4、后观察窗5、前盖7、滤色片8、孔径光栏9、显微镜光源10、摄像机接口12、后导轨13、前导轨14、计算机数据接口16、气氛输入端17、气氛输出端18、伺服电机26、减速器27、左支架28、前滑杆29、滑块30、滑块前滑动轴承31、压头32、压头前滑动轴承33、位移传感器34、螺杆36、滑块后滑动轴承37、螺母38、支撑杆39、后滑杆40、压力传感器左支撑架41、压力传感器42、压力传感器右支撑架43、压头后滑动轴承45、后支撑座46、后绝缘片47、前支撑座50、前绝缘片51、右支架52、压缩后电源端53、压缩压头54、压缩试样55、压缩支撑台56、压缩前电源端57；