CN109612859A - 微观单元磨蚀性表达方法测量装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微观单元磨蚀性表达方法测量装置以及检测方法,涉及材料检测技术领域。该微观单元磨蚀性表达方法测量装置包括基座、位置调节组件、工件移动台以及压头总成。位置调节组件设置于基座,压头总成通过连接件与位置调节组件连接,工件移动台可移动的设置于基座,且与压头总成对应。该微观单元磨蚀性表达方法测量装置结构简单,使用方便,精度高,能够避免压头模组之间的电磁干扰,又可以实现nm级的精确定位,能够快速准确的获得样品的磨蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及材料检测技术领域,具体而言,涉及一种微观单元磨蚀性表达方法测量装置及检测方法。
背景技术
硬度通常是指固体材料抗拒永久形变的特性,目前是通过划刻硬度法、压痕硬度法以及回弹硬度法三种主要方式对材料进行检测。
切削刀片的磨蚀主要是由工件中的硬质颗粒引起的,通常用后刀面的磨蚀面来评估加工中的刀具寿命和切削性能。材料磨蚀的情况只与材料的宏观硬度有关,材料的高宏观硬度趋向于增加后刀面磨蚀。考虑到磨粒磨蚀机制的细节,硬质磨粒的体积及其机械性能也会影响磨蚀性能,从而导致沿着切削刃的滑移和碎裂。
但是,对于工件材料的磨蚀特性,很难精确的使用一个数值定量评定磨蚀情况,或者能够定性的对磨蚀性进行表示。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微观单元磨蚀性表达方法测量装置,使用方便,精度高,实现nm级的精确定位,可以精准的测量样品磨蚀性能的相关参数。
本发明的目的还在于提供一种磨蚀性能检测方法,通过磨蚀性能检测设备对样品进行快速、准确的测量,能够定性的对磨蚀性能进行表达。
本发明的实施例是这样实现的:
基于上述目的,本发明的实施例提供了一种微观单元磨蚀性表达方法测量装置,包括基座、位置调节组件、工件移动台以及压头总成;
所述位置调节组件设置于所述基座,所述压头总成通过连接件与所述位置调节组件连接,所述工件移动台可移动的设置于所述基座,且与所述压头总成对应。
另外,根据本发明的实施例提供的微观单元磨蚀性表达方法测量装置,还可以具有如下附加的技术特征:
在本发明的可选实施例中,所述压头总成包括壳体和压模组件,所述压模组件固定设置于所述壳体内,且所述压模组件包括N平方个压头模组,所述压头模组以N×N的矩阵间隔分布;
每个所述压头模组包括驱动组件、传感器、压轴以及具有容纳腔的压壳,所述压轴包括驱动段和检测段,所述检测段远离所述驱动段的一端设置有顶尖,所述驱动组件固定设置于所述驱动段且位于所述容纳腔内,所述驱动组件用于对所述压轴施压力,所述传感器固定设置于所述检测段,所述顶尖凸出于所述压壳设置;
每个所述压头模组被施压的力相同。
在本发明的可选实施例中,所述驱动组件包括感应线圈和磁铁,所述感应线圈套设于所述驱动段,所述磁铁固定设置于所述容纳腔的内壁且与所述感应线圈对应,用于产生驱动压轴的电磁力。
在本发明的可选实施例中,所述压头模组还包括灯组和控制器;
所述灯组包括至少三个LED灯,且全部所述LED灯间隔围设于所述压壳的周向,所述控制器通过导线分别与所述LED灯、所述传感器以及所述感应线圈电连接,所述控制器用于接收所述传感器的信号,并控制所述感应线圈中的电流以及所述LED灯。
在本发明的可选实施例中,所述压头模组还包括限位组件;
所述限位组件包括至少三个限位弹簧,全部所述限位弹簧位于所述容纳腔内且间隔围设于所述压轴的周向,所述限位弹簧一端抵接于所述压壳的内壁,另一端抵接于所述压轴的外壁。
在本发明的可选实施例中,N为5~20,且相邻两个所述压头模组之间的距离为2mm;
每个所述压头模组的压壳外壁均涂覆有屏蔽涂层。
在本发明的可选实施例中,所述基座开设有X轴滑动导轨和Y轴滑动导轨,所述工件移动台设置有滑动部,所述滑动部与所述X轴滑动导轨和所述Y轴滑动导轨滑动配合;
所述位置调节组件包括圆弧滑轨件和滑动件,所述圆弧滑轨件垂直于所述基座且开设有圆弧滑动导轨,所述滑动件与所述圆弧滑动导轨配合且设置有Z轴调节部,所述连接件可调节的设置于所述Z轴调节部。
在本发明的可选实施例中,所述X轴滑动导轨与所述Y轴滑动导轨垂直交叉设置,交叉点为原点,所述滑动部与所述X轴滑动导轨的滑动范围为0~±15mm,所述滑动部与所述Y轴滑动导轨的滑动范围为0~±15mm。
本发明还提供了一种磨蚀性能检测方法,包括以下步骤:
准备步骤:将样品的待测区域抛光至镜面,装夹于工件移动台上,调节压头总成的位置,使顶尖与样品的待测区域接触;
加载预紧力步骤:将压头总成的顶尖与待测区域接触,并施加预紧力至第一阈值,同时通过传感器检测压入深度,且作为初始位置;
施压测量步骤:
a.加载子阶段,控制器控制感应线圈对压轴施加电磁力,并加载至第二阈值,同时通过传感器测量每个压头模组压入样品的深度,且加载时间为第一时间;
b.保持子阶段,继续施加电磁力,且保持第二阈值不变,同时通过传感器测量每个压头模组压入样品的深度,且加载时间为第二时间;
c.卸载子阶段,控制器控制感应线圈对压轴施加的电磁力逐渐减小至0,且卸载施加为第三时间;
分析、计算步骤:采用统计分析以确定使用网格压痕测试确定的压痕硬度,提取样品表面上的相特性及其分布,应用高斯和韦伯混合模型分析样品材料网格压痕的数据集,韦伯混合模型:
其中,k是相位的数量,是j相的成分含量,aj,1是j相成分含量的平均值,aj,2是代表j相散射的宽度(>0);
在上述分布中,每个阶段都是通过最小化以下误差方程得到的:
其中ErrFit是拟合误差pi是拟合方程的值,pw(i)是实验中累积分布的值,pw(x)是每个样本的特定值的分布概率,x是特性值(硬度或弹性模量);
通过建立CDF硬度直方图;
基于韦伯和高斯混合模型以及解卷积产生的残差,对铸态样品材料中网格压痕中的CDF和PDF进行解卷积,则有磨蚀性表达公式:
其中,Wab,磨蚀指数;H0,样品中所有压痕的硬度平均值;HC,碳化物的硬度;VFC,碳化物的体积分数;基体中相i的硬度;基体中相i的体积分数。
在本发明的可选实施例中,还包括位置调节步骤:将压头总成沿Z轴抬起,同步调节工件移动台和样品沿X轴和Y轴的位移且控制移动距离,重复所述加载预紧力步骤和所述施压测量步骤,使任意相邻压痕之间的间距相同。
本发明实施例的有益效果是:磨蚀性能检测设备设计合理,操作方便,能够快速、准确的测量样品的磨蚀性能,精度高,可以实现nm级的精确定位。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1提供的压头总成的结构示意图;
图2为图1中压头模组的结构示意图;
图3为图1中压头模组的爆炸图;
图4为图1中压头模组的剖视图;
图5为本发明实施例2提供的磨蚀性能检测设备的结构示意图。
图标:100-磨蚀性能检测设备;10-压头总成;103-壳体;13-压模组件;15-压头模组;16-驱动组件;164-感应线圈;166-磁铁;17-传感器;18-压轴;182-驱动段;184-检测段;186-顶尖;19-限位组件;20-灯组;21-压壳;22-基座;221-X轴滑动导轨;223-Y轴滑动导轨;23-工件移动台;24-连接件;25-圆弧滑轨件;26-滑动件。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
图1为本实施例提供的压头总成10的结构示意图,请参照图1所示。
压头总成10用于对样品的待测区域进行加压检测,该压头总成10包括壳体103和压模组件13,压模组件13固定设置于壳体103内,其中,壳体103为方形框架结构,压模组件13具有顶尖186的一端凸出于壳体103,便于整体对样品的待测区域进行测试。
具体的,压模组件13包括N平方个压头模组15,压头模组15是以N×N的矩阵间隔分布,即以N行N列排布,在本实施例中,N为5~20,且相邻两个压头模组15之间的距离为2mm。可以理解的是,N的取值不局限于上述范围,相邻两个压头模组15之间的距离也不局限于2mm,根据实际情况而定,只要保证压头模组15是以N×N的排布方式设置即可。
为了防止相邻之间的压头模组15相互之间发生电磁干扰,可选的,在每个压头模组15的外壁均涂覆有屏蔽涂层。
图2为压头模组15的结构示意图,图3为压头模组15的爆炸图,图4为压头模组15的剖视图,请参照图2-图4所示。
压头模组15包括驱动组件16、传感器17、压轴18、灯组20、限位组件19、控制器以及具有容纳腔的压壳21,驱动组件16、传感器17、限位组件19均环设于压轴18的周向,然后将压壳21套设于驱动组件16、传感器17、限位组件19的外侧,灯组20设置于压壳21的外侧,且用于观察压头模组15是否固定到位。在压头模组15的压壳21上开设穿设孔,导线穿过穿设孔与控制器连接,使控制器分别与驱动组件16、传感器17以及灯组20电连接。
可选的,压轴18包括驱动段182和检测段184,检测段184远离驱动段182的一端设置有顶尖186,驱动组件16固定设置于驱动段182且位于容纳腔内,驱动组件16用于对压轴18施压力,传感器17固定设置于检测段184,顶尖186凸出于压壳21设置。
具体的,驱动组件16包括感应线圈164和磁铁166,感应线圈164套设于驱动段182,磁铁166固定设置于容纳腔的内壁且与感应线圈164对应,从而产生用于驱动压轴18的电磁力。每个压头模组15都使用一个独立的驱动组件16,通过感应线圈164产生电磁力来驱动压轴18,使得每一个压轴18的顶尖186上施加的力完全相同。
传感器17为电容距离传感器17,电容距离传感器17与压轴18一一对应,用于检测压轴18的位移情况。
可选的,灯组20包括至少三个LED灯,且全部LED灯间隔围设于压壳21的周向,用于观察压头模组15是否固定到位,每个压头模组15都通过穿设孔接入独立的导线,控制器通过导线分别与LED灯、传感器17以及感应线圈164电连接,控制器用于接收传感器17的信号,并控制感应线圈164中的电流以及向LED灯供电。
可选的,限位组件19包括至少三个限位弹簧,全部限位弹簧位于容纳腔内且间隔围设于压轴18的周向,限位弹簧一端抵接于压壳21的内壁,另一端抵接于压轴18的外壁。在本实施例中,限位弹簧的数量为三个,三个限位弹簧沿周向间隔120°分布,用于限制压轴18的具体位置,可以理解的是,限位弹簧不局限于上述三个,还可以为多个,只要满足多个限位弹簧将压轴18较好限位即可。
可选的,顶尖186为金刚石材质,满足硬度和强度要求,更好的进行磨蚀性能测试。
本发明实施例1提供的压头总成10具有的有益效果是:压头总成10设计合理、结构简单,能够对样品的待测区域施加相同的电磁力,满足精度要求。
实施例2
本发明实施例2提供了一种磨蚀性能检测设备100,包括基座22、位置调节组件、工件移动台23以及如实施例1提供的压头总成10。
图5为本实施例提供的磨蚀性能检测设备100的结构示意图,请参照图5所示,具体说明如下:
位置调节组件设置于基座22上,压头总成10通过连接件24与位置调节组件连接,工件移动台23可移动的设置于基座22,使工件移动台23能够与压头总成10对应,通过压头总成10对工件移动台23上的样品进行试验。
下面对该磨蚀性能检测设备100的各个部件的具体结构和相互之间的对应关系进行详细说明。
基座22具有工作面,在工作面上开设有X轴滑动导轨221和Y轴滑动导轨223,X轴滑动导轨221和Y轴滑动导轨223垂直,工件移动台23设置有滑动部,滑动部与X轴滑动导轨221和Y轴滑动导轨223滑动配合,使得工件移动台23能够相对基座22沿X轴方向或者Y轴方向移动。
可选的,工件移动台23的形状为矩形,能够和样品大小匹配即可,在本实施例中,工件移动台23在位置调节时,精度可以达到100nm以内,从而实现nm级的精确定位。
在本实施例中,X轴滑动导轨221与Y轴滑动导轨223垂直交叉设置,交叉点为原点,滑动部与X轴滑动导轨221的滑动范围为0~±15mm,滑动部与Y轴滑动导轨223的滑动范围为0~±15mm。
可选的,位置调节组件包括圆弧滑轨件25和滑动件26,圆弧滑轨件25为半环形结构,垂直于基座22工作面的一面定义为调节面,圆弧滑轨件25垂直于基座22设置,在调节面上开设有圆弧滑动导轨,滑动件26与圆弧滑动导轨配合滑动连接,滑动件26设置有Z轴调节部,连接件24可调节的设置于Z轴调节部。
具体的,Z轴调节部为穿设槽,连接件24可滑动的设置于穿设槽且沿Z轴方向位置可调。
连接件24的另一段与压头总成10固定连接,使得压头总成10顶尖186所在的面与工件移动台23的上表面平行。
该设备结构简单,使用方便,精度高,即能够避免压头模组15相互之间的电磁干扰,又可以实现nm级的精确定位,通过该磨蚀性能检测设备100可以精准的测量样品磨蚀性能的相关参数,从而快速准确的获得样品的磨蚀性能。
实施例3
本发明实施例3提供了一种磨蚀性能检测方法,使用实施例2提供的磨蚀性能检测设备100对样品进行参数测试,具体说明如下:
刀具材料主要存在共晶碳化物、马氏体和奥氏体三项,因为磨蚀造成共晶碳化物含量增多,只要能够确定各相在指定区域范围之内的分布,就能确定样品的磨蚀性。
根据金刚石的晶体结构来设计顶尖186形状—三棱锥,其加工平面在靠近顶尖186部位可以达到最高的平面度(<1nm),同时顶尖186半径可以达到25nm。由于外界因素,一般选取压头半径为120nm左右,且压头半径随着测试次数的增加而增大。
由于压痕除了压头几何尺寸的影响,用品制备的质量也会影响检测结果,在金属材料检测中,微观结构和检测设置等都会对最终结果产生影响。准确地测定单点微观压痕的结果是表征材料耐磨性的基础,根据检测的结果来评价材料的好坏优劣。
所以,还需要进行对压痕测试进行校准,需要确定顶尖186的面积函数和尖端半径,其可以通过在覆盖负载全部范围的校准材料的压痕来确定。
采用统计分析以确定使用网格压痕测试确定的压痕硬度,从而提取样品表面上的相特性及其分布。应用高斯和韦伯混合模型分析样品材料网格压痕的数据集。该方法包括卷积或分布函数拟合硬度数据,然后使用高斯和韦伯混合模型对分布函数进行解卷积以识别样本区域上的相位特性和相应的成分含量。卷积是指两个或多个分量分布混合的分布,而解卷积是分离分布的各个分量的过程。可以使用两种技术完成解卷积:概率密度函数(PDF)或累积分布函数(CDF)的解卷积。该算法根据原始分布的形状使用统计模型执行曲线拟合和解卷积处理。解卷积是评估各个相或各向异性效应对各种材料的体积硬度的贡献的成功方式。解卷积的结果是对各个相和表面部分的压痕硬度的平均值和标准偏差的估计。
韦伯混合模型一般CDF中的pw(x)由下式给出:
其中:k是相位的数量,aj,0是j相的成分含量,其受到约束并且该值取决于j阶段的材料。aj,1是j相成分含量的平均值。该值与相的原位力学有关,并受压痕载荷和微观结构的影响。在统计混合模型中,aj,2是代表j相散射的宽度(>0)。在均质材料中,平均值和散射从统计意义上描述了材料的性质。大多数材料不能被视为完美的均质材料。aj,3是形状(>1.01),它表示将实验转化为想法正态分布的形状参数,并描述材料的各向异性。当aj,3=3.602时,偏度为零,韦伯混合模型成为高斯混合分布的近似值。在这个分布中,每个阶段都是通过最小化以下误差方程得到的:
其中ErrFit是拟合误差pi是拟合方程的值,pw(i)是实验中累积分布的值,pw(x)是每个样本的特定值的分布概率,x是特性值(硬度或弹性模量)。在这种情况下,平均值和与正态分布的联系是63.2%;它表示为累积分布曲线的概率分布,如果其形状呈线性分布,则表示正态分布适用于样本。在拟合过程中,当最小拟合误差达到最小值时获得拟合结果。
通过建立CDF硬度直方图,可以清楚的观察到峰,有几个峰说明样品当中有几个相,直方图是一种直观的方式表示材料之中的相位。
分别基于韦伯和高斯混合模型以及解卷积产生的残差,对铸态样品材料中网格压痕中的CDF和PDF进行解卷积的结果。来自韦伯分布的PDF是倾斜的,而来自高斯分布的PDF是具有钟形曲线的对称。
通过解卷积之后,就可以得到在此区域范围之内的硬度分布以及金相分布,进而,可以通过下式得出磨蚀性的表达的方式:
式中:Wab,磨蚀指数;H0,样品中所有压痕的硬度平均值;HC,碳化物的硬度;VFC,碳化物的体积分数;基体中相i的硬度;基体中相i的体积分数。
该公式适用于多相材料。两项及两项以上的材料均可使用此磨蚀性表达方法来准确的表达出模式性能。
顶尖186的压入深度h需要受到样品表面粗糙度Ra、和顶尖186的针尖直径D的限制,我们认为,当时,压入深度不会受到表面粗糙度导致的位移距离不同的影响以及针尖尺寸过大导致不能测试到单个晶粒的力学性能。
根据上述原理,有磨蚀性能检测方法,其包括以下步骤:
准备步骤:将样品的待测区域抛光至镜面,装夹于工件移动台23上,调节压头总成10的位置,使压头总成10的顶尖186与样品的待测区域接触。
加载步骤:压头总成10的单次加载循环分为三个阶段:预紧阶段、施压测量阶段以及卸载移除阶段。
加载预紧力步骤:预紧阶段是指将压头总成10的顶尖186与待测区域接触,并施加预紧力至第一阈值,同时通过传感器17检测压入深度,且作为初始位置。
可选的,第一阈值为5~10毫牛,目的是降低样品表面的粗糙度对实验结构产生影响。
施压测量步骤:其又包括三个子阶段:加载子阶段、保持子阶段以及卸载子阶段,具体如下。
a.加载子阶段,控制器控制感应线圈164对压轴18施加电磁力,并加载电磁力至第二阈值,同时通过传感器17测量每个压头模组15压入样品的深度,且加载时间为第一时间;
b.保持子阶段,继续施加电磁力,且保持第二阈值不变,同时通过传感器17测量每个压头模组15压入样品的深度,且加载时间为第二时间;
c.卸载子阶段,控制器控制感应线圈164对压轴18施加的电磁力逐渐减小至0,且卸载施加为第三时间;
在本实施例中,第二阈值为30~50毫牛,且第一时间、第二时间以及第三时间相同,且均为30秒,使得电磁力平滑的加压至第二阈值,保压一定时间后,再平滑的泄压至0。
单次加载循环之间还包括位置调节步骤:将压头总成10沿Z轴抬起,同步调节工件移动台23和样品,使工件移动台23带动样品沿X轴和/或Y轴进行移动,在移动过程中精确控制工件移动台23的移动距离,使得相邻压痕之间的间距为20um。
重复上述加载预紧力步骤和施压测量步骤,将样品的待测区域内任意相邻压痕之间的间距相同,且均为20um,从而保证压痕之间不会发生干涉影响,进而影响检测结果。
本发明提供了一种磨蚀性能检测方法,通过磨蚀性能检测设备100对样品进行快速、准确的测量,能够定性的对磨蚀性能进行表达,来精准获得样品的磨蚀性能。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种微观单元磨蚀性表达方法测量装置,其特征在于,包括基座、位置调节组件、工件移动台以及压头总成;
所述位置调节组件设置于所述基座,所述压头总成通过连接件与所述位置调节组件连接,所述工件移动台可移动的设置于所述基座,且与所述压头总成对应。
2.根据权利要求1所述的微观单元磨蚀性表达方法测量装置,其特征在于,所述压头总成包括壳体和压模组件,所述压模组件固定设置于所述壳体内,且所述压模组件包括N平方个压头模组,所述压头模组以N×N的矩阵间隔分布;
每个所述压头模组包括驱动组件、传感器、压轴以及具有容纳腔的压壳,所述压轴包括驱动段和检测段,所述检测段远离所述驱动段的一端设置有顶尖,所述驱动组件固定设置于所述驱动段且位于所述容纳腔内,所述驱动组件用于对所述压轴施压力,所述传感器固定设置于所述检测段,所述顶尖凸出于所述压壳设置;
每个所述压头模组被施压的力相同。
3.根据权利要求2所述的微观单元磨蚀性表达方法测量装置,其特征在于,所述驱动组件包括感应线圈和磁铁,所述感应线圈套设于所述驱动段,所述磁铁固定设置于所述容纳腔的内壁且与所述感应线圈对应,用于产生驱动压轴的电磁力。
4.根据权利要求3所述的微观单元磨蚀性表达方法测量装置,其特征在于,所述压头模组还包括灯组和控制器;
所述灯组包括至少三个LED灯,且全部所述LED灯间隔围设于所述压壳的周向,所述控制器通过导线分别与所述LED灯、所述传感器以及所述感应线圈电连接,所述控制器用于接收所述传感器的信号,并控制所述感应线圈中的电流以及所述LED灯。
5.根据权利要求2所述的微观单元磨蚀性表达方法测量装置,其特征在于,所述压头模组还包括限位组件;
所述限位组件包括至少三个限位弹簧,全部所述限位弹簧位于所述容纳腔内且间隔围设于所述压轴的周向,所述限位弹簧一端抵接于所述压壳的内壁,另一端抵接于所述压轴的外壁。
6.根据权利要求2-5任意一项所述的微观单元磨蚀性表达方法测量装置,其特征在于,N为5~20,且相邻两个所述压头模组之间的距离为2mm;
每个所述压头模组的压壳外壁均涂覆有屏蔽涂层。
7.根据权利要求1所述的微观单元磨蚀性表达方法测量装置,其特征在于,所述基座开设有X轴滑动导轨和Y轴滑动导轨,所述工件移动台设置有滑动部,所述滑动部与所述X轴滑动导轨和所述Y轴滑动导轨滑动配合;
所述位置调节组件包括圆弧滑轨件和滑动件,所述圆弧滑轨件垂直于所述基座且开设有圆弧滑动导轨,所述滑动件与所述圆弧滑动导轨配合且设置有Z轴调节部,所述连接件可调节的设置于所述Z轴调节部。
8.根据权利要求7所述的微观单元磨蚀性表达方法测量装置,其特征在于,所述X轴滑动导轨与所述Y轴滑动导轨垂直交叉设置,交叉点为原点,所述滑动部与所述X轴滑动导轨的滑动范围为0~±15mm,所述滑动部与所述Y轴滑动导轨的滑动范围为0~±15mm。
9.一种磨蚀性能检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
准备步骤:将样品的待测区域抛光至镜面,装夹于工件移动台上,调节压头总成的位置,使顶尖与样品的待测区域接触;
加载预紧力步骤:将压头总成的顶尖与待测区域接触,并施加预紧力至第一阈值,同时通过传感器检测压入深度,且作为初始位置;
施压测量步骤:
a.加载子阶段,控制器控制感应线圈对压轴施加电磁力,并加载至第二阈值,同时通过传感器测量每个压头模组压入样品的深度,且加载时间为第一时间;
b.保持子阶段,继续施加电磁力,且保持第二阈值不变,同时通过传感器测量每个压头模组压入样品的深度,且加载时间为第二时间;
c.卸载子阶段,控制器控制感应线圈对压轴施加的电磁力逐渐减小至0,且卸载施加为第三时间;
分析、计算步骤:采用统计分析以确定使用网格压痕测试确定的压痕硬度,提取样品表面上的相特性及其分布,应用高斯和韦伯混合模型分析样品材料网格压痕的数据集,韦伯混合模型:
其中,k是相位的数量,是j相的成分含量,aj,1是j相成分含量的平均值,aj,2是代表j相散射的宽度(>0);
在上述分布中,每个阶段都是通过最小化以下误差方程得到的:
其中ErrFit是拟合误差pi是拟合方程的值,pw(i)是实验中累积分布的值,pw(x)是每个样本的特定值的分布概率,x是特性值(硬度或弹性模量);
通过建立CDF硬度直方图;
基于韦伯和高斯混合模型以及解卷积产生的残差,对铸态样品材料中网格压痕中的CDF和PDF进行解卷积,则有磨蚀性表达公式:
其中,Wab,磨蚀指数;H0,样品中所有压痕的硬度平均值;HC,碳化物的硬度;VFC,碳化物的体积分数;基体中相i的硬度;基体中相i的体积分数。
10.根据权利要求9所述的磨蚀性能检测方法,其特征在于,还包括位置调节步骤:将压头总成沿Z轴抬起,同步调节工件移动台和样品沿X轴和Y轴的位移且控制移动距离,重复所述加载预紧力步骤和所述施压测量步骤,使任意相邻压痕之间的间距相同。
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GR01 | Patent grant | ||
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