全应变测量式原位纳米压/划痕测试装置

摘要

本发明涉及一种全应变测量式原位纳米压/划痕测试装置，属于电一体化的精密科学仪器领域。包括宏动调整机构、精密压入单元、载荷与位移信号检测单元以及划痕驱动单元，所述宏动调整机构安装在基座上；精密压入单元通过过渡连接板连接在宏动调整机构的x向滑台上；载荷与位移信号检测单元包含二组八片应变片，通过内嵌的方式分别安装在精密压入单元的载荷检测用柔性铰链和x向柔性铰链上；划痕驱动单元通过螺钉与基座相连接。采用内置的应变片进行信号检测，使得整个测试装置结构紧凑、体积小，便于整个测试装置安装于扫描电子显微镜（SEM）或X射线衍射仪等载物台上实现材料的原位压痕、划痕测试，为研究材料的损伤机制提供技术支持。

主权项

一种全应变测量式原位纳米压/划痕测试装置，其特征在于：包括宏动调整机构、精密压入单元、载荷与位移信号检测单元以及划痕驱动单元，所述宏动调整机构安装在基座（1）上；精密压入单元通过过渡连接板（17）连接在宏动调整机构的x向滑台（15）上；载荷与位移信号检测单元包含二组八片应变片（11），通过内嵌的方式分别安装在精密压入单元的载荷检测用柔性铰链（12）和x向柔性铰链（14）上；划痕驱动单元通过螺钉与基座（1）相连接；所述的宏动调整机构包括电机安装座（2）、步进电机（4）、x向滑台（15）、x向导轨（16）、过渡连接板（17）、粗调整旋钮（18）及联轴器（19），所述步进电机（4）分别与电机安装座（2）及刚度增强板（5）进行连接，所述步进电机（4）的输出轴通过联轴器（19）与粗调整旋钮（18）连接，所述步进电机（4）的输出轴既可以随着联轴器（19）进行转动，又可以沿着联轴器（19）的轴线进行移动，将步进电机（4）输出动力转化成x向滑台（15）及其以上部件沿x向导轨（16）的直线运动，从而实现宏动调整；所述的精密压入单元包括金刚石工具头（10）、载荷检测用柔性铰链（12）、x向压电叠堆（13）、及x向柔性铰链（14），所述金刚石工具头（10）安装在载荷检测用柔性铰链（12）前端的安装孔内；所述载荷检测用柔性铰链（12）与x向柔性铰链（14）的输出部分连接；所述x向压电叠堆（13）紧配合安装在x向柔性铰链（14）的槽内；所述的载荷与位移信号检测单元由二组八片应变片组成，每四片为一组分别粘贴在柔性铰链（12）和x向柔性铰链（14）的弹性敏感区域，根据应变测量原理实现对载荷和位移的检测；所述的划痕驱动单元由z向铰链（7）及z向压电叠堆（9）组成，所述z向铰链（7）与基座（1）连接，所述z向压电叠堆（9）紧配合安装在z向铰链（7）中间的槽内；在z向铰链（7）后方设置有刚度增强板（5），预紧螺钉（6）通过刚度增强板（5）上方的螺纹孔施加给z向铰链（7）一定的预紧力以增加系统刚度。