[发明专利]一种基于扫描电镜的原位加载装置

说明书

一种基于扫描电镜的原位加载装置，其电机与传动装置连接，传动装置与双向滚珠丝杠连接；双向滚珠丝杠通过螺母分别与含滑块导轨的滑块、光栅位移计、第一转接块和第二转接块相连，且第二转接块与第一夹持装置连接，第一转接块与第二夹持装置通过力传感器连接；光栅位移计与第一转接块连接；电机、位移计、力传感器的控制线通过带传输线的密封法兰盘接入到控制箱内，控制箱的控制线与计算机相连接；通过计算机实现信号的采集与控制；试件的两端分别固定在第一夹持装置和第二夹持装置上，通过整体机构对试件进行加载。本发明能在扫描电镜下对金属或非金属材料的典型试件进行单轴应力的静动态加载性能测试，实现动态、低频疲劳或高频疲劳的加载。

技术领域

本发明涉及一种基于扫描电镜的原位加载装置，适用于在扫描电镜下进行观测的专用加载设备，属于构件变形测量技术领域。

背景技术

材料的宏观破坏往往是由微观失效累积引起的，比如金属多晶材料，其破坏往往是从晶界断裂开始的，加之对于宏观材料的宏观力学性能研究已经比较成熟，目前相关学者们将研究视野逐渐转向了材料的微尺度力学性能研究，这必然要涉及到到微观变形测量的问题。实现微观变形测量的关键在于提高测量的空间分辨率和位移灵敏度。近年来高分辨率显微技术特别是扫描电镜的发展，为微纳米实验力学测量技术提供了前所未有的发展机遇，其空间分辨率高达纳米量级。利用扫描电镜进行力学性能表征，需要发展相应的加载设备。目前，尚未有自主研发的扫描电镜配套加载装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于扫描电镜的原位加载装置，其可以实现在扫描电镜下对金属或非金属材料的典型试件进行单轴应力的静动态加载性能测试，以及实现动态加载、低频疲劳加载或高频疲劳加载，可以根据不同的研究目的选择不同的加载方式。

本发明的技术方案如下：

一种基于扫描电镜的原位加载装置，其特征在于，包括固定板、控制箱、计算机、带传输线的密封法兰盘和试件，其连接关系为：以及固定在固定板上的电机、光栅位移计、传动装置、含滑块导轨、轴承座、带螺母的双向滚珠丝杠、第一转接块、第二转接块、联轴器、力传感器、第一夹持装置和第二夹持装置；

其连接关系为：

所述的电机与传动装置通过键槽连接，所述的传动装置与带螺母的双向滚珠丝杠通过联轴器连接；所述的带螺母的双向滚珠丝杠通过螺母分别与含滑块导轨的滑块、光栅位移计、第一转接块和第二转接块相连，且第二转接块与第一夹持装置连接，第一转接块与第二夹持装置通过力传感器连接；所述的光栅位移计与第一转接块连接；所述的电机、位移计、力传感器的控制线通过带传输线的密封法兰盘接入到控制箱内，控制箱的控制线与所述的计算机相连接；通过计算机实现信号的采集与控制；所述试件的两端分别固定在第一夹持装置和第二夹持装置上，通过整体机构对试件进行加载。

进一步的，所述原位加载装置还包括可拆卸的组合压电陶瓷；且第二转接块与第一夹持装置通过所述的组合压电陶瓷连接，组合压电陶瓷的输出线通过带传输线的密封法兰盘引出到控制箱。

进一步的，所述的组合压电陶瓷由压电陶瓷组、第一压电陶瓷固定装置和第二压电陶瓷固定装置组成；且所述的压电陶瓷组由多块压电陶瓷块并列组成，所述多块压电陶瓷块内嵌入第一压电陶瓷固定装置和第二压电陶瓷固定装置中；

且第一压电陶瓷固定装置与第二转接块连接，第二压电陶瓷固定装置与第一夹持装置连接。

进一步的，所述的带螺母的双向滚珠丝杠采用双向旋转滚珠丝杠，保证观测位置始终位于视场中心位置。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性成果：

(1)适用于扫描电镜平台下静动态加载实验，适用于多种不同大小变形的材料试件，简单易操作；

(2)能够实现不同的加载方式(单向拉伸、压缩和三点弯)；