[实用新型]一种用于CVD金刚石材料力学性能的测试工装

说明书

本实用新型提供了一种用于CVD金刚石材料力学性能的测试工装，所述测试工装包括第一金属底座、第二金属底座、第一金属支撑杆、第二金属支撑杆和顶部加载部件，所述第一金属底座和第二金属底座通过第一金属支撑杆和第二金属支撑杆连接，所述顶部加载部件垂直设置于所述第一金属底座和第二金属底座的上方，本实用新型实现了小尺寸金刚石样品的力学性能测试，既可以解决当前金刚石制备技术难以达到国标测试抗弯强度样品尺寸要求的问题，又可以通过选取大尺寸金刚石膜上的边角料完成测试，实现对整个金刚石膜力学性能的评价，同时节省大量的金刚石膜样品。

技术领域

本实用新型属于力学性能测试领域，尤其涉及一种CVD金刚石力学性能的测试工装。

背景技术

金刚石材料由于其具有优异的力学、热学、光学、电学等性质，因此近年来在高端刀具、高功率电子器件热管理、各种高端光学窗口以及半导体等领域获得了广泛的应用与关注。然而无论是在切割应用的刀具，还是用于航天器等飞行器中的散热组件，均要求金刚石承受一定的力学载荷，能否承受足够的力学载荷则由金刚石抗弯强度与断裂韧性两大力学性能决定。因此能否准确测量金刚石的抗弯强度与断裂韧性至关重要。

金刚石膜是一种脆性材料，对于脆性材料力学性能的测试通常采用三点弯曲或者四点弯曲法，但是由于金刚石制备技术难度大，因而在测试其力学性能方面具有特殊性，其特殊性主要表现在以下三个方面：(1) CVD金刚石膜的厚度在当前的工艺下达不到国家标准测量断裂强度试样厚度(3mm)，因此不能制成标准试样，完成标准的断裂强度试验；(2)因为CVD金刚石膜制备周期长，膜成本高，断裂强度时破坏性实验，所以耗材大的试验方法不适合对金刚石膜进行力学性能的研究；(3) 对于脆性材料的力学性能测试，考虑到通常会受多种因素影响，因此每次测试需测试大量样品，通常不少于30个，个别情况不少于10个，而传统固定式的工装由于对样品尺寸有要求，为实际测试中的操作与效率带来极大不便。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种用于小尺寸CVD金刚石材料力学性能的测试工装，该测试工装采用一对小型的、中空对称的、具有阶梯状结构和两个通孔的底座，连同两个支撑体和加载装置，可以实现小尺寸金刚石样品的力学性能测试，既可以解决当前金刚石制备技术难以达到国标测试抗弯强度样品尺寸要求的问题，又可以通过选取大尺寸金刚石膜上的边角料完成测试，实现对整个金刚石膜力学性能的评价，同时节省大量的金刚石膜样品。

为实现上述目的本实用新型提供如下技术方案：

一种CVD金刚石材料力学性能的测试工装包括第一金属底座、第二金属底座、第一金属支撑杆、第二金属支撑杆和顶部加载部件，所述第一金属底座和第二金属底座通过第一金属支撑杆和第二金属支撑杆连接，所述顶部加载部件垂直设置于所述第一金属底座和第二金属底座的上方；

进一步地，所述第一金属底座和第二金属底座呈中部悬空对称设置,所述第一金属底座和第二金属底座外侧均呈阶梯状；

进一步地，所述第一金属底座和第二金属底座均包括两个一级台阶和两个二级台阶，所述两个二级台阶均设有两个对称通孔，所述两个对称通孔的中心间距为S；

进一步地，所述第一金属底座的两个一级台阶的间距和所述第二金属底座两个一级台阶的间距均为L，与测试样品的长度相同，所述两个对称通孔的中心间距S小于所述两个一级台阶的间距L；

进一步地，所述第一金属支撑杆和第二金属支撑杆的横截面直径均小于所述两个对称通孔的横截面直径；

进一步地，所述顶部加载部件的加载方式包括三点弯曲方式和四点弯曲方式，所述三点弯曲方式的加载装置为一个顶部加载部件，所述顶部加载部件的加载位置为所述第一金属支撑杆和第二金属支撑杆的中点，所述四点弯曲方式的加载装置为两个顶部加载部件，所述两个顶部加载部件的加载位置均匀分布在两个支撑点中间；

本实用新型的有益效果如下：