[发明专利]多场耦合加载微纳米压入测试系统和测试方法

摘要

本发明涉及一种多场耦合加载微纳米压入测试系统和测试方法。该系统包括机械加载与测量子系统、磁场加载与测量子系统、电场加载与测量子系统和循环油浴热场加载与测量子系统，可变磁场的施加是通过控制流经电磁铁的电流大小来实现；可变电场的施加是通过高精度稳压电源来实现，通过调整正负电极在试样的位置分布来实现电场在试样不同方向上的施加；在加热区对硅油进行加热，通过油路流至油浴腔，通过热传导经试样台对试样进行加热。本发明装置原理可靠，结构紧凑，具有较高的实用价值，可精确地检测电磁固体薄膜材料的微纳米尺度物理力学性质。

主权项

一种多场耦合加载微纳米压入测试系统，其特征是，所述系统包括：机械加载与测量子系统，电场加载与测量子系统，磁场加载与测量子系统，热场加载与测量子系统；所述机械加载与测量子系统，包括：主机架(2)；为测试提供水平位置调整的横向粗调移动台(3)、横向精密移动台(4)，为测试提供竖直位置粗调的电机驱动单元(26)，所述的电机驱动单元(26)通过连接面板(27)与主机架(2)相连，下端与压电堆驱动单元(25)串联，压电堆驱动单元(25)下端分别接精密力传感器(24)和电容式位移传感器(23)，以及连接在压头连接杆上的压头(42)；所述电场加载与测试子系统，包括：高精度稳压电源(36)，参考电容(37)和电荷放大器(38)，所述的高精度稳压电源(36)与带电极(35)的试样(16)以及参考电容(37)串联，所述的参考电容(37)与电荷放大器(38)并联，电荷放大器(38)通过A/D采集卡(39)和数据处理系统(40)连接；所述磁场加载与测试子系统，包括：电源(29)，电磁铁(32)，含有循环冷却剂(30)的冷却壳层(31)，热电偶(28)，磁轭(33)，试样区的磁场强度由磁传感器(34)采集，经A/D采集卡(39)与数据处理系统(40)相连；所述热场加载与测试子系统，包括：油浴腔(11)，高温绝缘硅油(12)，试样台(13)与高温绝缘硅油(12)直接接触，通过热传递对试样(16)进行加热，试样区的温度由热电偶(15)测量，反馈给控制箱(44)，由控制箱(44)控制加热丝(43)来调节对高温绝缘硅油(12)的加热功率，油浴腔(11)中的高温绝缘硅油(12)通过进油管(47)和出油管(41)与高温油槽(48)内的高温绝缘硅油(12)连通，由热电偶(45)测量硅油温度，通过电路反馈信号给控制箱(44)，由控制箱(44)控制加热丝(43)来调节加热功率。