[实用新型]一种用于扫描电子显微镜原位观测的疲劳加载装置

说明书

本实用新型属于材料力学性能测试领域，公开了一种用于扫描电子显微镜原位观测的疲劳加载装置，主要由结构体、力学加载单元、数据采集单元、固定连接单元和密封连接单元组成，力学加载单元和数据采集单元设置在结构体内部；力学加载单元包括电机、第一带轮、传送带、第二带轮、压带轮、丝杠、螺母顶块、夹具组；数据采集单元包括光栅尺、读数头、载荷传感器；固定连接单元设置在结构体底部，密封连接单元设置在SEM样品室的出线口。本实用新型实现了SEM在线原位观测材料疲劳试验过程中微观结构变化和损伤失效行为观察，打破了一般原位观测拉伸设备的常规限制，可集成拉伸、压缩、疲劳等多种力学试验形式。

技术领域

本实用新型属于材料力学性能测试领域，具体的说，是涉及一种材料动态力学微观结构表征和性能测试的疲劳加载装置。

背景技术

材料的力学性能是其诸多性能中的关键问题之一，对于材料获得广泛应用具有重要意义。因此，对材料的力学性能进行研究，成为材料科学研究中的重要工作。近年来，从微观尺度分析和研究影响材料力学性能因素的微观力学研究方法，是材料力学性能研究的热点领域。在扫描电镜中组装具有拉伸、压缩、弯曲、剪切等功能的附加加载装置后，可以将加载作用与对材料表面结构的显微观测研究结合起来，甚至与材料的宏观力学性能研究相结合，从而为研究影响材料力学性能的关键因素提供有力支撑。

原位加载扫描电镜技术已逐渐成为材料性能研究中的一种重要技术，其中以原位拉伸试验应用居多。扫描电镜原位加载技术是观测材料在拉伸作用下断裂破坏行为最方便、直观的观测设备，但是，该技术也存在一定的缺陷：1、原位加载扫描电镜技术多数用于材料拉伸试验的断裂行为观察，其传动方式难以实现稳定的循环加载试验；2、SEM样品腔的尺寸限制增大了集成拉伸、压缩、剪切、疲劳等多种力学试验形式的困难；3、SEM观测过程中需要真空环境，难以保证高感度载荷传感器和位移传感器信号的稳定输出，使数据采集形成困难；4、SEM载物台与设备接触面积小，不易固定。

实用新型内容

本实用新型要解决的是现有原位加载扫描电镜技术不能实现疲劳加载的技术问题，而提供一种用于扫描电子显微镜原位观测的疲劳加载装置，实现了SEM在线原位观测材料疲劳试验过程中微观结构变化和损伤失效行为观察，打破了一般原位观测拉伸设备的常规限制，可集成拉伸、压缩、疲劳等多种力学试验形式，扩大了原位观测力学加载装置的应用范围和领域。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下的技术方案予以实现：

一种用于扫描电子显微镜原位观测的疲劳加载装置，包括电机，所述电机驱动第一带轮，所述第一带轮通过传送带连接第二带轮，所述传送带由压带轮压紧；

丝杠包括光轴区段和螺纹区段，所述光轴区段穿过所述第二带轮的轴孔并与其固定连接，所述螺纹区段包括旋向相反且对称设置的两段螺纹部分，每段所述螺纹部分分别穿接有一个螺母顶块；两个所述螺母顶块与所述丝杠的两段螺纹部分分别螺纹配合；

夹具组包括夹具、夹具盖板、夹具连接架，所述夹具固定安装在所述夹具连接架上，所述夹具和所述夹具盖板之间通过安装螺钉夹紧试样；两个所述夹具连接架的相对面分别固定连接所述螺母顶块；

两个夹具组通过单个所述丝杠连接，并通过所述丝杆与所述螺母顶块的螺纹配合实现直线运动，完成对试样的拉伸、压缩以及循环加载；

其中一个所述夹具连接架上安装有光栅尺并对应设置有读数头，另一个所述夹具连接架上安装有载荷传感器；所述光栅尺选用真空位移光栅尺，所述载荷传感器选用真空载荷传感器。

进一步地，两个所述夹具连接架的底部分别固定连接有滑块，所述滑块安装在导轨内可沿所述导轨滑动。

进一步地，所述电机选用微型真空直流电机，所述第一带轮和所述第二带轮选用高精密零回差行星轮，所述传送带选用梯形齿同步传送带；所述丝杠选用左右旋双向滚珠丝杠。