[发明专利]一种介观尺度金属材料单向拉伸原位观察装置

权利要求书

1.一种介观尺度金属材料单向拉伸原位观察装置，其特征在于，包括机械部分、宏观力学参数测试部分和微观变形场测试部分；

所述的机械部分由支撑模块、传动模块、夹持模块组成；

所述的宏观力学参数测试部分由力测试模块、位移测试模块、数据采集系统组成；

所述的微观变形场测试部分由显微设备及原位数据采集系统组成；

待测试样通过夹持模块夹持，安装在支撑模块上，并通过传动模块传动对试样两端同时施加拉伸载荷，通过显微设备及原位数据采集系统采集试样不同变形程度条件下的微观结构变化特征，以建立宏观变形条件下微观尺度的变形场特征，同时通过力测试模块和位移测试模块获取对应变形条件下宏观力学性能参数。

2.根据权利要求1所述的介观尺度金属材料单向拉伸原位观察装置，其特征在于，所述的支撑模块包括：电机支撑(2)、底座(3)、传动丝杆支撑一(4)、滑动导轨一(5)、滑动单元一(6)、滑动单元二(7)、传动丝杆支撑二(9)、滑动导轨二(10)、夹头支撑一(12)、夹头支撑二(15)、力传感器固定支座(17)；所述的电机支撑(2)固定在底座(3)上，所述的传动丝杆支撑一(4)和传动丝杆支撑二(9)分别固定在底座(3)两端，所述的滑动导轨一(5)和滑动导轨二(10)分别固定在底座(3)两侧，所述的滑动单元一(6)、滑动单元二(7)均滑动地设置在滑动导轨一(5)和滑动导轨二(10)上，所述的夹头支撑一(12)固定在滑动单元一(6)上，所述的夹头支撑二(15)固定在滑动单元二(7)上；

所述的夹持模块包括：夹头一(11)、试样(13)、夹头二(14)；所述的夹头一(11)固定在夹头支撑一(12)上，所述的夹头二(14)固定在夹头支撑二(15)上，夹头一(11)和夹头二(14)分别夹住试样(13)两端上，试样(13)一端还连接有力传感器(16)，该力传感器(16)固定在力传感器固定支座(17)上；

所述的传动模块包括：直流伺服电机(1)、双向传丝杆(8)；所述的直流伺服电机(1)安装在电机支撑(2)上，并连接双向传丝杆(8)，双向传丝杆(8)固定安装在传动丝杆支撑一(4)和传动丝杆支撑二(9)上；

直流伺服电机(1)驱动双向传丝杆(8)转动，带动夹头支撑一(12)以及夹头支撑二(15)通过滑动单元一(6)、滑动单元二(7)在滑动导轨一(5)以及滑动导轨二(10)上同时以相同速度做匀速相向运动，从而带动夹头一(11)和夹头二(14)运动，拉伸试样(13)。

3.根据权利要求2所述的介观尺度金属材料单向拉伸原位观察装置，其特征在于，所述的夹头一(11)和夹头二(14)以相同速度做匀速相向运动，保持试样(13)最大变形区在显微设备下视场不发生变化，实现变形过程中的微观结构的变形场观测。

4.根据权利要求2所述的介观尺度金属材料单向拉伸原位观察装置，其特征在于，所述的力测试模块由力传感器(16)、力数据采集卡(21)组成，所述的力传感器(16)连接试样(13)，探测试样(13)变形所用的载荷，并通过力数据采集卡(21)采集该载荷数据；

所述的位移测试模块由位移传感器(18)、位移数据采集卡(19)组成，所述的位移传感器(18)夹持在试样(13)上，通过位移数据采集卡(19)获取试样(13)标距范围内的位移；

所述的原位数据采集系统包括力与位移原位数据采集系统(20)，分别连接力数据采集卡(21)和位移数据采集卡(19)。

5.根据权利要求2所述的介观尺度金属材料单向拉伸原位观察装置，其特征在于，所述的显微设备位于试样(13)上方，显微设备(22)连接拍摄相机，并将数据和观察画面传入原位数据采集系统(23)，并及时保存。