[发明专利]一种基于EBSD分析的原位力-热耦合加载装置和试验方法

权利要求书

1.一种基于EBSD分析的原位力-热耦合加载装置，其特征在于：包括力学加载模块和用于给试样加热的智能温控模块；所述力学加载模块包括动力装置和夹持装置；所述夹持装置上设置有水平面成70°倾斜的样品台，试样通过夹头固定在样品台上；

所述夹持装置和动力装置之间通过一二级蜗轮蜗杆和滚珠丝杆转动；所述一二级蜗轮蜗杆，包括蜗杆轴承座(15)和一二级蜗轮蜗杆，蜗杆轴承座(15)安装在电机固定板(8)，用于固定二级蜗杆(16.1)，二级蜗杆(16.1)与一级涡轮(14.1)连接，电机(7)输出的动力依次传递给一级蜗杆(14.4)、一级涡轮(14.1)、二级蜗杆(16.1)和二级涡轮(16.2)，最后通过二级涡轮(16.2)带动滚珠丝杆(13)转动；

所述夹持装置包括固定座(2)、传感器连接板(3)、滑块(5)、微型导轨(6)、向心轴承(9)和装置基座(10)；装置基座(10)的左右两端分别安装有固定滚珠丝杆(13)的固定座(2)和电机固定板(8)；固定座(2)与电机固定板(8)内部都安装有向心轴承(9)，滚珠丝杆(13)伸入向心轴承(9)；装置基座(10)上有两条微型导轨(6)，导轨(6)上安装有滑块(5)；

滑块(5)的上部用螺钉将柱型拉压力传感器(4)的一端螺纹固定，柱型拉压力传感器(4)的另一端与传感器连接板(3)固定，传感器连接板(3)上安装有一个微型位移传感器(11)，用于检测试样的轴向变化；滑块(5)下部通过螺钉安装在滚珠丝杆螺母(12)上；滚珠丝杆(13)转动，驱动滚珠丝杆螺母(12)在滚珠丝杆(13)上做轴向运动；

所述固定座(2)和传感器连接板(3)上设置有与水平面成70°倾斜的试样台，试样台上安装有夹头(22)；试样台和夹头(22)的夹持面上做了网格状防滑纹；在传感器连接板和固定座伸出的两个夹持端固定试样的下方有一个加工的缺口；夹头(22)切割有45°的斜面。

2.根据权利要求1所述的基于EBSD分析的原位力-热耦合加载装置，其特征在于：所述动力装置为伺服电机(7)。

3.根据权利要求1所述的基于EBSD分析的原位力-热耦合加载装置，其特征在于：所述智能温控模块包括陶瓷加热芯夹持端(17)、热电偶夹持端(18)陶瓷加热芯(19)和热电偶(20)；固定座(2)和传感器连接板(3)之间安装陶瓷加热芯夹持端(17)和热电偶夹持端(18)，分别夹持有一个热电偶(20)与陶瓷加热芯(19)。

4.根据权利要求1或3所述的基于EBSD分析的原位力-热耦合加载装置，其特征在于：所述试样台设置网格状防滑纹。

5.利用权利要求1-4任意一项所述装置进行基于EBSD分析的力-热耦合的试验方法，其特征在于：步骤如下：

(a)制备好的试样；

(d)将试样固定在原位力-热耦合加载装置上，保持试样夹持面呈70°；

(c)将装置上的陶瓷加热芯和与热电偶测温头试样轻微接触；

(d)将原位力-热耦合加载装置置于电镜舱中，固定好；为了保持扫描电镜舱中的超高真空度，原位力-热耦合加载装置的电机、传感器导线、加热头引线可通过真空电极引至电镜舱外，与控制系统相连；

(e)预先调节好样品的加热温度曲线，调节样品拉伸时所需的应变率，调节完毕后对装置的系统通电；

(f)关闭电镜舱，抽真空，电镜舱抽真空完毕后，开始加热，待试样的温度稳定至预先调节好的温度时，开始驱动拉伸或压缩实验；

(g)在试样拉伸/压缩的同时通过扫描电镜对样品表面的进行微观形貌的实时观测，当达到预定的伸长率或试样表面出现较为明显的结果时，暂停驱动拉伸或压缩；

(h)选取试样标距段的结果明显一个区域进行EBSD分析；

(i)当一个区域的扫描结束后，重复(g)(h)过程，直到EBSD标定率不能满足需求或是试样完全损坏；

(j)记录此时样品的应变，同时保存试样先前拉伸/压缩过程中的温度-时间曲线和应力-应变曲线。

6.根据权利要求5所述的基于EBSD分析的力-热耦合的试验方法，其特征在于：所述步骤(e)中通过上位机软件调节电机的驱动速率得到试样拉伸时所需的应变率，通过设定温度-时间曲线在加载的同时匹配适当的温度环境。