[发明专利]一种可自主调整试样表面水平度的纳米压痕测试装置

说明书

本发明涉及一种可自主调整试样表面水平度的纳米压痕测试装置可对纳米压痕试样进行自动调平试样表面，同时不用再次改变试样表面处理状态及夹持状态。其特征在于：包括纳米压痕仪部分，试样自动调平机构、气浮隔震台。所述的试样调平机构通过底部螺栓固定在底部机架上，纳米压痕仪整体设在气浮隔震台上。本发明与现有技术相比，将液压调平系统与平面位移系统相结合，研发了一种全自动的纳米压痕仪自动调平装置，不仅解决了传统平台装夹后无法得到试样表面平整度的信息，同时也解决了传统平台一次装夹后无发法在二次调平试样的问题。

技术领域

本发明涉及一种可自主调整试样表面水平度的纳米压痕测试装置，尤其是一种适用于试样装夹后，能够对试样进行再次可自主调整试样表面水平度的纳米压痕测试装置。

技术背景

纳米压痕技术是通过在特定形状的刚性压头上施加一定的载荷，压入被测样品的表面，与此同时通过位移传感器实现压入样品深度信号的采集。因为压头压入的深度一般控制在微纳米的尺度下，所以纳米压痕测试仪的载荷和位移传感器就应当具有n N和nm的分辨力，在实际这个加载过程中会带来一些误差，特别是在压入深度测量当中存在着偏移量。问题主要来自测试环境(温度、噪声等)、测试仪器(压头的形状及尖端缺陷、接触零点的确定、位移和载荷的分辨力、机架柔度等)、被测样品的表面特征(粗糙度等)及被测材料的性质三个方面。对于商用的纳米压痕仪来说，载荷和位移分辨力、设备的柔度、噪声等基本上是固定的。而纳米压痕测试原理的前提是假设被测样品表面为理想平面，所以被测样品的表面倾斜度的影响极为重要，其直接影响着接触零点的确定，影响着压入深度的测量，影响着载荷，而深度和载荷正是计算硬度和弹性模量的基本参量。其一般要求试样测试面应垂直于试验载荷的方向，建议测试面倾斜小于1°。而在人工试样处理及装夹试样的过程中，都会产生误差，若试验台无测量及调平功能，就会产生巨大误差，而检测出后也要再次对试样进行处理加工然后二次装夹，这期间又可能会在产生误差，从而增加时间成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于纳米压痕试样装夹后，能够对试样表面进行检测及二次调平的纳米压痕仪自动调平平台。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明其特点在于：包括纳米压痕仪部分，试样自动调平机构、气浮隔震台。所述的试样调平机构通过底部螺栓固定在底部机架上，纳米压痕仪整体设在气浮隔震台上；

上述的纳米压痕仪部分由机架、宏观驱动系统、微观压头、底座组成。所述宏观驱动部分由宏观驱动电机、宏观压头支架滑块、宏观压头套筒、微观压头套筒以及支架导轨组成。所述宏观驱动电机通过宏观压头支架滑块上所设的电机支架凸台与宏观压头支架滑块相连。所述宏观支架滑块通过两条支架导轨与机架连接，所述宏观压头套筒为宏观压头支架的一部分为一体成型结构。所述微观压头套筒通过与宏观压头套筒套合与宏观压头支架连接。此部分为试验机主体。所述微观压头其功能是通过压头内部的压电叠堆所提供的微观驱动力，来实现对物体表面的微观施压，同时通过其中的位移传感器与设在压头中部的力传感器来进行微观力和位移的测量；

上述的试样调平机构与底部机架相连，所述试样调平机构由由检测总成、液压调平总成、底部平面位移系统组成。所述试样自动调平平台由检测总成、液压调平总成、底部平面位移系统组成；

上述的检测总成由顶部支架、激光传感器组成通过支架套筒与底部支架相连接。通过三个激光传感器可测得试样表面三个点的坐标以此实现测得一个空间平面，以实现对试样表面空间姿态判定的作用；