[实用新型]柔性铰链式原位纳米压痕刻划材料力学性能测试平台

权利要求书

1.一种柔性铰链式原位纳米压痕刻划材料力学性能测试平台，其特征在于：包括X、Y轴方向精密定位机构（8、9）、柔性铰链单元、Z轴方向直线电机调整机构、精密压入驱动单元，所述X轴方向精密定位机构（8）固定在底座（2）上，Y轴方向精密定位机构（9）固定在X轴方向精密定位机构（8）上，柔性铰链单元安装在X、Y轴方向精密定位机构（8、9）上；所述Z轴方向直线电机调整机构的Z轴方向直线电机（13）固定在套筒（1）上，精密压入驱动单元与Z轴方向直线电机（13）通过法兰盘（14）相连；试件载物台（6）在X、Y方向上可通过分别手调X轴方向精密定位机构（8）和Y轴方向精密定位机构（9），相互调节进行精确定位。

2.根据权利要求1所述的柔性铰链式原位纳米压痕刻划材料力学性能测试平台，其特征在于：所述的Z轴方向直线电机（13）上端与套筒（1）上盖通过螺钉连接，法兰盘（14）通过紧固螺钉安装在Z轴方向直线电机（13）上，法兰盘（14）下端螺杆与压电陶瓷（15）套筒螺纹连接，Z轴方向直线电机（13）可实现金刚石压头（11）Z轴方向的快速宏动调整。

3.根据权利要求1所述的柔性铰链式原位纳米压痕刻划材料力学性能测试平台，其特征在于：所述的精密压入驱动单元由压电陶瓷（15）、Z轴方向位移传感器支撑架（3）、短销（16）、精密力传感器（12）、Z轴方向精密位移传感器Ⅰ、Ⅱ（17、18）、连接板（4）、金刚石压头（11）组成， 所述Z轴方向位移传感器支撑架（3）通过紧固螺钉紧固在压电陶瓷（15）上，短销（16）上端螺纹与压电陶瓷（15）芯轴螺纹连接，短销（16）下端螺纹与精密力传感器（12）螺纹连接，精密力传感器（12）下端螺杆与连接板螺纹连接，金刚石压头（11）与连接板（4）过盈配合，Z轴方向精密位移传感器Ⅰ、Ⅱ（17、18）分别通过连接螺钉安装在Z轴方向位移传感器支撑架（3）上。

4.根据权利要求1所述的柔性铰链式原位纳米压痕刻划材料力学性能测试平台，其特征在于：所述的柔性铰链单元由柔性铰链（10）、X、Y轴方向压电叠堆驱动器（19、20）、X、Y轴方向精密电容式位移传感器（5、7）和试件载物台（6）组成；所述柔性铰链（10）固定安装在Y轴方向精密定位机构（9）上，柔性铰链（10）上装有两个相互垂直的X、Y轴方向压电叠堆驱动器（19、20），两个相互垂直X、Y轴方向压电叠堆驱动器（19、20）输出的超精密位移通过柔性铰链单元（10）的一级杠杆放大之后，通过四连杆机构分别输出X方向和Y方向的最大50μm超精密的位移；同时X、Y轴方向精密电容式位移传感器（5、7）通过安装固定在柔性铰链（10）上，为两个相互垂直X、Y轴方向压电叠堆驱动器（19、20）提供精确的位移反馈；X、Y轴方向精密电容式位移传感器（5、7）、X、Y轴方向压电叠堆驱动器（19、20）、柔性铰链（10）一起构成一个超精密的闭环系统，实现X、Y轴方向同时超精密刻划加工。

5.根据权利要求3所述的柔性铰链式原位纳米压痕刻划材料力学性能测试平台，其特征在于：所述的精密力传感器（12）适时检测金刚石压头（11）压入材料内部的压力，并将检测到的力信号与位移信号整合，分析材料在微纳米尺度下的力学性能和损伤机理。