[实用新型]一种基于SEM电镜的微型热力耦合原位加载台

说明书

本实用新型公开了一种基于SEM电镜的微型热力耦合原位加载台，包括机械加载台、电加热装置、水冷循环装置和数据采集装置；其中，机械加载台包括机械台底板，设置在机械台底板一端的电镜固定板，另一端的齿轮箱，以及设置在机械台底板中部的齿轮箱、电机、夹具组、压缩试件、滑块、滑轨和丝杆等；电加热装置包括加热头以及与加热头连接的电加热装置接口；水冷循环装置包括水冷管道及水冷循环接口，且设置在机械加载台的上方；数据采集装置包括位移传感器和力传感器；试验时，试件安装在夹具，机械加载台将电机的转动运动通过丝杆转化为夹具组的直线运动，通过夹具组的相互挤压或者背离完成对试件的加载或卸载。

技术领域

本实用新型涉及一种基于SEM电镜的微型热力耦合原位加载台，适用于SEM电镜内的微型热力耦合加载试验，采用电阻加热方式，通过改变加载温度与力加载方式，实现在不同加温加载下微观变化的观察与测量。

背景技术

近数十年来，高超声速飞行器越来越成为备受世界上主要强国青睐的先进致命武器，从美国的X-37B到X-47和X-51，高超声速飞行器的速度愈加提高，同时我国也开展了一系列相关的研究。当高超声速飞行器在高速飞行时，由于气动加热现象，其机体表面要承受极大的热载荷。同时，气动力也分布于高超声速飞行器机体表面。所以，高超声速飞行器机体表面材料一直遭受着力载荷与热载荷的双重作用。

因为高超声速飞行器飞行试验成本极高，所以在地面进行热力耦合实验来验证机体表面材料的热力学性能是非常有必要的。而扫描电镜(SEM)是介于透射电镜与光学显微镜之间的一种微观形貌观察手段，可直接利用物质表面材料的物质性能进行微观成像。通过扫描电镜(SEM)对热力耦合环境下机体表面材料进行观测是非常有效的手段。

为了满足在SEM电镜下观测机体表面材料在热力耦合环境下的微观结构变化，将热力耦合加载装置微型化，并集成到SEM电镜腔中，实现对加载状态下试件的表面的微观变化的实时观测，对于了解物质材料本身性能有极大的帮助。而且通过热力耦合实验可以获得结构的热强度、刚度等力学性能，同时在微观尺度下观测结构在热力耦合环境下的破坏机理效果显著。

现在广泛使用的热力耦合微型加载台一般只能达到1000摄氏度的温度，而且加载载荷有限。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种基于SEM电镜的微型热力耦合原位加载台，其具有结构尺寸小、可实现热力耦合加载、实时原位观测等的特点，可满足高超声速飞行器机体表面材料实验加载需求。本实用新型所涉及的基于SEM电镜的微型热力耦合原位加载台可以实现1400摄氏度的高温加载。

本实用新型采用如下技术方案实现：

一种基于SEM电镜的微型热力耦合原位加载台，包括机械加载台、电加热装置、水冷循环装置和数据采集装置；其中，

机械加载台包括机械台底板，设置在机械台底板一端的电镜固定板，另一端的齿轮箱，以及设置在机械台底板中部的电机、滑块、滑轨、丝杆和夹具组；电机的输出轴与齿轮箱的输入轴相连，齿轮箱的输出轴与丝杆的一端相连，丝杆的另一端与设置在机械台底板上的丝杆挡板活动连接，丝杆两边的螺纹旋向相反；丝杆的两侧平行设置有两个滑轨，滑轨上设置有两个滑块，且两个滑块均与丝杆螺纹连接；夹具组包括试件以及安装试件的夹具，该夹具包括可拆卸的两部分，分别设置在两个滑块上；

电加热装置包括加热头以及与加热头连接的电加热装置接口，加热头用于对试件进行加热；

水冷循环装置包括水冷管道及水冷循环接口，且设置在机械加载台的上方，用于对整个机械加载台冷却；

数据采集装置包括位移传感器和力传感器，位移传感器和力传感器分别设置在夹具的两个部分上，位移传感器可动轴与力传感器接触，用于测量夹具的相对位移；

试验时，试件安装在夹具，机械加载台将电机的转动运动通过丝杆转化为夹具组的直线运动，通过夹具组的相互挤压或者背离完成对试件的加载或卸载。