[发明专利]基于可调式拉伸-弯曲预载荷的原位纳米压痕测试仪

权利要求书

1.一种基于可调式拉伸-弯曲预载荷的原位纳米压痕测试仪，其特征在于：包括原位纳米压痕测试模块、拉伸预载荷加载模块和弯曲预载荷加载模块，所述原位纳米压痕测试模块由精密位移/力加载单元和载荷/位移信号检测单元组成；拉伸预载荷加载模块由精密驱动单元A、精密传动单元A、载荷/位移信号检测及控制单元A以及夹持单元A组成；弯曲预载荷加载模块由精密驱动单元B、精密传动单元B、载荷/位移信号检测及控制单元B组成；

所述原位纳米压痕测试模块下精密位移/力加载单元包括高精度XZ方向位移平台（13）、压电叠堆（10）、U型转接A（11）、高精密压力传感器（9）、高精度位移传感器B（15）和金刚石压头夹持杆（8），L型固定板（14）螺栓固定于上安装板B（6），高精度XZ方向位移平台（13）不动端底部连接L型固定板（14）垂直侧；压痕总装板（12）以螺栓连接于高精度XZ方向位移平台（13）可动滑台；从上到下，压电叠堆（10）顶部接触压痕总装板（12）突出横梁下，其下部接触 U型转接A（11）两侧突出上部，U型转接A（11）上凸部分下部又接触高精密压力传感器（9）上部，最后高精密压力传感器（9）下部接触金刚石压头夹持杆（8），金刚石压头夹持杆（8）一端螺栓固定连接在压痕总装板（12）下部凹槽内；高精度位移传感器B（15）上端接触压痕总装板（12）突出横梁，下端接触金刚石压头夹持杆（8）；

所述原位纳米压痕测试模块下载荷/位移信号检测单元包括高精密压力传感器（9）、金刚石压头夹持杆（8）及高精度位移传感器B（15），所述高精密压力传感器（9）、压电叠堆（10）、U型转接A（11）串联，又与高精度位移传感器B（15）并联，高精密压力传感器（9）、压电叠堆（10）、U型转接A（11）及高精度位移传感器B（15）被压痕总装板（12）与金刚石压头夹持杆（8）夹在中间；如此，金刚石压头夹持杆（8）上的压头压入力经过该力放大杆放大，传递给精密压力传感器（9）来实现压入力信号检测；金刚石压头夹持杆（8）变形的同时将变形传递给高精度位移传感器B（15），得出金刚石压头的压入深度，实现微位移信号检测。

2.根据权利要求1所述的基于可调式拉伸-弯曲预载荷的原位纳米压痕测试仪，其特征在于：所述的拉伸预载荷加载模块下精密驱动单元A指的是直流伺服电机组件A（36）通过支撑座与下总装板（2）连接，电机输出轴通过联轴器连接蜗杆；编码器连驱动器、电机驱动器直接连接计算机，通过软件控制电机，实现动力初始输出；如此，通过传动机构实现对被测试件的拉伸载荷模式下的准静态加载，并可通过脉冲/方向控制方式提供具有微小分辨率的扭矩动力输出及角位移输出。

3.根据权利要求1所述的基于可调式拉伸-弯曲预载荷的原位纳米压痕测试仪，其特征在于：所述的拉伸预载荷加载模块下精密传动单元A包括换向齿轮组（40）、蜗轮蜗杆组件B（39）、丝杠导轨组件B（42）、双向推力杆（35）、双向拉伸下推力杆（43）、滑动导轨组件C（33）、轴承座B （34），直流伺服电机组件A（36）输出轴连接换向齿轮组（40）的蜗杆轴，换向齿轮组（40）蜗轮固定在蜗轮蜗杆组件B（39）蜗杆轴中间，蜗轮蜗杆组件B（39）两蜗轮固定在丝杠导轨组件B（42）丝杠轴端；丝杠导轨组件B（42）通过丝杠固定座螺栓固定在下总装板（2）上；其丝杠螺母连接丝杠螺母连接座B（38），杠螺母连接座B（38）上端固定双导轨同步连接（41），双导轨同步连接（41）上面两侧固定轴承座C（37）；两个内部轴承分别连接小轴，小轴另一端连接双向拉伸下推力杆（43）和双向拉伸上推力杆（35）后端，双向拉伸上推力杆（35）、双向拉伸下推力杆（43）前端通过轴系结构连接轴承座B（34）双滑块；轴承座B（34）通过螺钉连接固定在滑动导轨组件C（33）的滑块上；而轴承座B（34）同时又与其上面的加持单元螺钉固定连接。