[发明专利]一种强磁场下磁致伸缩材料的微观原位测量系统

权利要求书

1.一种强磁场下磁致伸缩材料的微观原位测量系统，其特征在于：包括磁致伸缩材料固定夹具，原位拉伸装置、位置调节支架、钳形电磁铁、倒置金相显微镜；

所述位置调节支架用于将原位拉伸装置架设于倒置金相显微镜的载物台正上方；位置调节支架高度可调节，顶面安装原位拉伸装置；原位拉伸装置具有相对位置可调节的两个定位支撑，用于磁致伸缩材料固定夹具的安装；

所述磁致伸缩材料固定夹具，包括夹紧机构A与夹紧机构B，两者结构相同，均包括伸长臂、螺栓安装台、紧固螺栓、夹紧块与夹紧底座；其中，伸长臂顶端用于与定位支撑配合固定；伸长臂底部设计由夹紧机构对磁致伸缩材料一端进行加持固定；通过夹紧机构A与夹紧机构B分别对磁致伸缩材料两端进行夹紧固定后，将两个夹紧机构伸长臂顶端分别与两个定位支撑配合定位，实现磁致伸缩材料的吊装；吊装后的磁致伸缩材料位于钳形电磁铁的磁轭中心位置，同时确保磁致伸缩材料的伸长方向与磁场方向保持一致，由钳形电磁铁产生匀强磁场；同时被测磁致伸缩材料位于倒置金相显微镜物镜的正上方。

2.如权利要求1所述一种强磁场下磁致伸缩材料的微观原位测量系统，其特征在于：位置调节支架为龙门架结构，两侧各具有两条支腿，每条支腿均采用可伸缩设计。

3.如权利要求1所述一种强磁场下磁致伸缩材料的微观原位测量系统，其特征在于：原位拉伸装置包括固定块、滑动块、丝杠轴、驱动电机、定位支撑与底板；其中，滑动块与底板间为滑动连接；滑动块通过螺纹配合安装于平行于底板设置的丝杠轴上；丝杠轴一端通过轴承与滑动块对侧的固定块相连；丝杠轴另一端由支撑台支撑并通过轴承连接；丝杠轴的旋转运动由驱动电机结合传动皮带实现，通过驱动电机输出动力，经传动皮带带动丝杠轴转动，带动滑动块沿丝杠轴轴向移动，实现滑动块与固定块相对侧面上相对位置设计的定位支撑间距的调节。

4.如权利要求3所述一种强磁场下磁致伸缩材料的微观原位测量系统，其特征在于：原位拉伸装置中的定位支撑与磁致伸缩材料固定夹具间的安装方式为：

原位拉伸装置中的定位支撑上设计有与底板平行的支撑平面，支撑平面上设计有半球形凹进；同时在支撑平面上，位于两个半球形凹进相对位置设计有将半球形凹进与外部连通卡槽，该卡槽底面为弧面，两侧为垂直于底板的平面；

磁致伸缩材料固定夹具中的伸长臂顶端侧方通过拉杆连接定位配合结构；设计定位配合结构为半球形，半径与定位支撑上的半球形凹进半径相等，使半球形的定位配合结构可嵌入于半球形凹进内，同时使拉杆嵌入于与半球形凹进连通卡槽内，同时，设计上述拉杆底部为弧形面，两侧为相互平行的平面，分别与卡槽底面与两侧平面配合，实现磁致伸缩材料固定夹具与原位拉伸装置间定位。

5.如权利要求1所述一种强磁场下磁致伸缩材料的微观原位测量系统，其特征在于：夹紧机构设计为：

伸长臂底端由上至下设计有螺栓安装台与夹紧底座；螺栓安装台上开有螺纹孔，螺纹孔内螺纹安装有紧固螺栓；紧固螺栓轴向平行于伸长臂设置，底端螺纹连接有夹紧块，夹紧块底面与夹紧底座顶面相对，侧壁与伸长臂贴合；夹紧块底面与夹紧底座顶面之间用于设置磁致伸缩材料；由此可将磁质伸缩材料相对两端分别设置于夹紧机构A与夹紧机构B的夹紧块与夹紧底座顶面之间，进一步通过旋转紧固螺栓由紧固螺栓推动夹紧块下移，通过夹紧块与夹紧底座顶面间配合，实现磁致伸缩材料的夹紧。

6.如权利要求1所述一种强磁场下磁致伸缩材料的微观原位测量系统，其特征在于：进行微观原位测量的方法如下：

步骤1：将原位拉伸装置安装在位置调节支架上，并调整固定支架的位置使原位拉伸装置与夹具定位位置同钳形电磁铁的磁轭位于同一垂直面内；

步骤2：将待测试的磁致伸缩材料安装于磁致伸缩材料固定夹具上；此时夹紧机构A与夹紧机构B间距即固定；根据此间距调节原位拉伸装置中两个定位支撑间距，使夹紧机构A和夹紧机构B中伸长臂与两个定位支撑配合定位，将磁致伸缩材料固定夹具安装在原位拉伸装置上；安装完毕后微调位置调节支架的高度，使磁致伸缩材料处于钳形电磁铁磁轭的中心位置，保证磁致伸缩材料所处的磁场与材料伸缩方向一致；

步骤3：调节倒置金相显微镜，使工控机上能清晰观察到磁致伸缩材料的微观结构；

步骤4：利用工控机控制原位拉伸装置给磁致伸缩材料施加一定的预应力，同时记录下施加预应力的大小和此应力作用下的材料的微位移变化；

步骤5：驱动外部电路给钳形电磁铁供电，钳形电磁铁在磁轭间产生匀强磁场，通过改变驱动电流的大小实现磁场强度的调节；同时利用倒置金相显微镜观察强磁场作用下磁致伸缩材料的微结构变化，实现在预应力作用下，表征磁场强度的变化对磁致伸缩材料的弹性模量的调控作用。