[发明专利]一种同步进行材料电阻信号测量和性能调控的装置及方法

说明书

本发明公开了一种同步进行材料电阻信号测量和性能调控的装置及方法，包括：样品夹具台、电阻测量装置和热处理装置；所述样品夹具台包括四个电极和压力控制器，所述压力控制器能够控制电极一端与样品之间的压力，以形成设定的应力场；每一个电极均通过导线连接至电阻测量装置，用于测量样品电阻信号；样品夹具台设置在热处理装置内，所述热处理装置能够按照设定的温度控制流程进行样品所处环境温度的控制。本发明电阻信号测量装置能够实现在一定的保压条件下的快速变温过程，实现了热场和应力场下的同步材料性能调控和高频电阻率测量。

技术领域

本发明涉及电阻信号测量技术领域，尤其涉及一种同步进行材料电阻信号测量和性能调控的装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

材料的电阻率本质上与其电子结构有关，并且对结构变化十分敏感。由此，可以通过采集材料电阻信号来研究材料结构特征与演变方式。例如，纯金属随着温度的升高，正离子的振动振幅加大，对自由电子的阻碍作用也加大，所以通过探测升温过程纯金属的电阻率变化可以得到其内部粒子的运动规律。对于非晶合金，与仅具有放热峰的DSC曲线相比，电阻率温度曲线提供了更多有关非晶合金结构演化的细节。除了无序到有序转变之外，诸如不同的结晶路径，相分解、二十面体相或者金属间化合物的形成，以及不同的结晶动力学等其他因素也极大地影响电阻率的变化。与晶体材料不同，即使是在远低于屈服强度的应力场下，非晶合金也会发生缓慢的流动行为，即不可逆的结构变化。这个变化在常规测试手段中难以捕捉，通过电阻率的测量为探究非晶合金应力场下的结构变化提供契机。

调整环境温度和施加外部压力是材料性能调控的常用手段。热场和应力场的改变可以有效地改变材料内部的原子/电子能态，从而促进材料结构的演变，帮助探究不同材料的性能、结构信息等物理本质。有别于常规的热信号和力学信号，电阻信号这一独特角度可以有效的探测材料的性能结构演化细节过程，为分析快速变温和保压状态下材料的动力学过程提供途径。

在快速热场和应力场的调控下，如何同步地、高速地进行电阻率的测量与性能监控是研究中面临的重要问题。在这个过程中，不仅要记录大量的实验数据，并且要对实验数据进行转换、处理和绘制曲线；尤其是在小尺寸材料的测量过程中，工作量大、操作复杂、误差难以控制等问题更为明显。

现有技术中虽然也有将“热/温度”或“压力/应力/压强”同时施加到样品上进行电阻测量的设计思路，但是他们都是预先设定一个保温温度及压力值，然后再测量；无法实现温度场的快速变化和压力场的随时调控，无法实现在压力场和温度场下同时进行材料电阻测量和性能调控。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种同步进行材料电阻信号测量和性能调控的装置及方法，能够实现合金材料在快速变温和保压状态下同步精细采集动态电阻信号变化，同时实现对材料性能的精细调控。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种同步进行材料电阻信号测量和性能调控的装置，包括：样品夹具台、电阻测量装置和热处理装置；

所述样品夹具台包括四个电极和压力控制器，所述压力控制器能够控制电极一端与样品之间的压力，以形成设定的应力场；每一个电极均通过导线连接至电阻测量装置，用于测量样品电阻信号；

样品夹具台设置在热处理装置内，所述热处理装置能够按照设定的温度控制流程进行样品所处环境温度的控制。

作为进一步地方案，所述样品夹具台还包括：样品承载台、上绝缘带孔垫片和下绝缘带孔垫片；上绝缘带孔垫片和下绝缘带孔垫片中的孔相对设置，多个电极等间距排成一排，每个电极插入上下对应的孔中，并将弹簧顶针一端伸出下绝缘带孔垫片与样品表面接触。

作为进一步地方案，所述上绝缘带孔垫片和下绝缘带孔垫片之间通过垫片夹进行固定。