[发明专利]一种单晶硅小尺寸试件高温蠕变性能四点弯测试系统及方法

摘要

本发明涉及一种单晶硅小尺寸试件高温蠕变性能四点弯测试系统及方法，包括载荷控制系统、原位试验机、四点弯上夹具、四点弯下夹具、蠕变试验件、温度控制系统、加热台、冷却水系统、SEM观测系统。本发明通过设计专用四点弯夹具和蠕变试验件，有效降低试件压杆处表面应力，避免发生局部屈服，保证试件蠕变变形过程中满足理想梁理论假设。同时，本发明测试系统具有高温加热装置，能实现小尺寸单晶硅试件在不同高温下蠕变性能数据的获取。

主权项

一种单晶硅小尺寸试件高温蠕变性能四点弯测试系统，其特征在于包括：载荷控制系统、原位试验机(1)、四点弯上夹具(2‑1)、四点弯下夹具(2‑2)、蠕变试验件(3)、温度控制系统、加热台(4)、冷却水系统、扫描电子显微镜(SEM)观测系统；蠕变试验件(3)通过分别与四点弯上夹具(2‑1)和下夹具(2‑2)的双头压杆接触固定于原位试验机(1)上，四点弯上夹具(2‑1)和下夹具(2‑2)用于固定蠕变试验件(3)和将原位试验机(1)的轴向载荷转化为弯曲载荷；原位试验机(1)与载荷控制系统连接，根据试验要求预先设定好加载程序，由原位试验机(1)对蠕变试验件(3)进行加载，并由载荷控制系统输出载荷和位移信息；加热台(4)与温度控制系统连接，固定于原位试验机(1)上，温度控制系统控制加热台(4)对蠕变试验件(3)加热至指定温度；加热台(4)内部的水冷通道与冷却水系统连通；测试时将原位试验机(1)置于扫描电子显微镜(SEM)观测系统内，由SEM观测系统得到相应载荷、温度下蠕变试验件(3)的蠕变变形过程；所述蠕变试验件(3)材料为单晶硅，由N型或P型单晶硅片得到，经加工后为变截面矩形薄板形状，同时保证试件长度方向与<110>或<100>晶向保持平行；所述蠕变试验件(3)长为50～55mm，宽为6mm，最大厚度为1mm，最小厚度为0.5mm，截面厚度变化处采用直径为15～20mm的圆弧过渡；所述四点弯上夹具(2‑1)和下夹具(2‑2)均为“π”形结构，采用螺栓固定于原位试验机上；所述四点弯上夹具(2‑1)和下夹具(2‑2)的双头压杆头部均为直径为5mm的半圆；四点弯上夹具(2‑1)压杆间跨度为20mm，四点弯下夹具(2‑2)压杆间跨度为40mm。