CN208043572U - 一种扫描电镜原位弯曲断裂实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种扫描电镜原位弯曲断裂实验装置包括：底部支撑块、分别固定安装在底部支撑块两端的两个驱动电机、分别竖直固定在两个驱动电机上的两个丝杆支撑架、分别固定在两个丝杆支撑架上且与两个驱动电机轴连接的两根丝杆、分别安装在两根丝杆上且与两根丝杆螺纹连接的两个丝杆螺母。开口相对且分别固定安装在两个丝杆螺母上的两个夹具。分别固定安装在两个夹具开口内部上表面的两个压力传感器。固定安装在丝杆支撑架上和夹具上的光栅位移传感器。固定安装在底部支撑块中央的支撑杆。本实用新型实现了在扫描电镜下对试样弯曲、断裂的微观结构的动态演变过程的观察。

Description

一种扫描电镜原位弯曲断裂实验装置

技术领域

本实用新型涉及扫描电镜领域，尤其涉及扫描电镜原位加载装置领域，特别是涉及一种扫描电镜原位弯曲断裂实验装置。

背景技术

不管是功能材料，还是结构材料，组成这些材料的微观结构和成分信息是决定材料物理性能和力学性能表现行为的决定性因素。然而，长期以来，材料力学性能测量和显微结构与成分分布表征一直是分别独立进行的。即使有少数力学实验可以在X射线、同步辐射等衍射条件下进行，也缺乏原位、实时、实空间高分辨的显微结构图像信息。而要深入了解材料制备过程和不同加工工艺过程中形成相应的显微结构、成分分布特征与材料性能之间的关系，就必须要将三者表征和测试有机的结合起来。扫描电子显微镜是材料微观组织结构测试的主要工具之一，扫描电子显微镜可以对宏观到微观，甚至纳米尺寸的材料进行微观结构跨尺度测量，是揭示材料微观多级组织结构(如晶粒尺寸、相分布、界面特征，杂质分布等)如晶粒尺寸、相分布、界面特征，杂质分布等)的重要手段。

在扫描电子显微镜样品腔室内放置一些加载装置逐步发展起来，少数的扫描电镜中存在原位弯曲断裂的实验装置，可以对材料在三点弯曲应力应变载荷作用下微观结构的演变特征进行原位研究，但是试样中央向下的施力装置也阻挡了对试样弯曲或断裂动态过程更清晰的呈现，不利于扫描电镜下对试样在弯曲力作用下的微观结构的动态演变过程的观察。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种扫描电镜原位弯曲断裂实验装置，解决了在扫描电镜下对试样弯曲、断裂的微观结构的动态演变过程的观察，使试样的弯曲、断裂观察面的动态变化过程能够在扫描电镜的镜头下能够更清晰的呈现。

本实用新型采用以下技术方案实现：一种扫描电镜原位弯曲断裂实验装置，其中包括：

底部支撑块；

两个驱动电机，其分别固定安装在底部支撑块的两端；

两个丝杆支撑架，其分别竖直固定在两个驱动电机上；

两根丝杆，其分别固定在两个丝杆支撑架上，且与两个驱动电机轴连接；

两个丝杆螺母，其分别安装在两根丝杆上，且与两根丝杆螺纹连接；

两个夹具，其开口相对且分别固定安装在两个丝杆螺母上；

两个压力传感器，其分别固定安装在两个夹具开口内部上表面；

两组光栅位移传感器，每组光栅位移传感器包括：固定安装在丝杆支撑架上的标尺光栅和固定安装在夹具上的光栅读数头；

支撑杆，其固定安装在底部支撑块的中央。

作为上述方案的进一步改进，两个压力传感器的检测面分别朝向相应的被检测试样，通过与相应压力传感器串联的相应数显表头得出力的数值。

作为上述方案的进一步改进，压力传感器采用电阻应变片式压力传感器。

作为上述方案的进一步改进，底部支撑块的长边侧面固定安装有一刻度尺。

作为上述方案的进一步改进，在两个夹具的开口端外侧安装一抱箍。

作为上述方案的进一步改进，在支撑杆靠近顶端侧面安装接触觉传感器。

进一步地，接触觉传感器的检测面与支撑杆上表面平齐。

作为上述方案的进一步改进，支撑杆的上表面安装压力传感器。

进一步地，支撑杆上表面的压力传感器检测面朝向被检测试样。

作为上述方案的进一步改进，两个夹具开口的内表面安装保护垫。

本实用新型采用丝杆传动装置作为施力装置，实现了在扫描电镜下对试样弯曲、断裂的微观结构的动态演变过程的观察。在实验中，该装置将试样的两个端点作为施力点，而试样与支撑杆接触点处则为受力弯曲或断裂发生处。避免了传统中三点弯曲装置加载力时，中央向下的施力装置对试样弯曲、断裂观察面的视线阻挡，使试样的弯曲、断裂观察面的动态变化过程能够在扫描电镜的镜头下能够更清晰的呈现。

附图说明

图1为本实用新型一种扫描电镜原位弯曲断裂实验装置的结构示意图。

符号说明

底部支撑块	1	驱动电机	2	丝杆支撑架	3
						丝杆	4	丝杆螺母	5	夹具	6
压力传感器	7	标尺光栅	8	光栅读数头	9
						支撑杆	10	刻度尺	11	抱箍	12
接触觉传感器	13

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型提供的一种扫描电镜原位弯曲断裂实验装置包括：底部支撑块1、两个驱动电机2、两个丝杆支撑架3、两根丝杆4、两个丝杆螺母5、两个夹具6、两个压力传感器7、两组光栅位移传感器、支撑杆10、刻度尺11、抱箍12、接触觉传感器13。

底部支撑块1可以在其长边侧面固定安装一刻度尺11，在实验前可以测量出试样长度。两个驱动电机2分别固定安装在底部支撑块1的两端。两个丝杆支撑架3分别竖直固定在两个驱动电机2上。两根丝杆4分别固定在两个丝杆支撑架3上，且与两个驱动电机2轴连接。两个丝杆螺母5分别安装在两根丝杆4上，且与两根丝杆4螺纹连接。

两个夹具6开口相对且分别固定安装在两个丝杆螺母5上。通过两个驱动电机2分别驱动相应丝杆螺母5在相应丝杆4上移动，从而带动相应丝杆螺母5上的相应的两个夹具6沿着相应丝杆4移动。两个夹具6的开口内表面设置保护垫，来保护夹具不容易受损。在两个夹具6的开口端外侧安装一抱箍12，通过抱箍12螺钉紧固，起到固定试样端的作用。在其他实施例中也可以用其他的紧固装置，如在夹具6上部开设一个螺纹孔，加装紧固螺丝顶住试样，同样能起到固定试样端的作用。

两个压力传感器7分别固定安装在两个夹具6开口内部上表面，且可以将压力传感器7的检测面分别朝向相应的被检测试样，当有力施加在它上面时就会产生电信号，传递给控制器。压力传感器7可以采用电阻应变片式压力传感器，在其他实施例中也可以采用其他形式的压力传感器。

每组光栅位移传感器包括：固定安装在丝杆支撑架上的标尺光栅8和固定安装在夹具上的光栅读数头9，用光栅位移传感器来观察试样弯曲、断裂时的端点位移变化量。支撑杆10固定安装在底部支撑块1的中央，实验中对试样施加向上的作用力。在支撑杆10靠近顶端侧面可以安装接触觉传感器13，接触觉传感器13的检测面与支撑杆10上表面平齐。当试样与支撑杆10接触产生力时，就会有信号反馈，以此确定实验的起始时间点。也可以在支撑杆10的上表面安装压力传感器7，压力传感器7的检测面朝向被检测试样，用来检测支撑杆10端部的受力情况。

用扫描电镜实验前，先将试样固定在两个夹具6上，试样两端可以顶到夹具最里侧，再用抱箍12锁紧固定住试样，两个驱动电机2分别驱动相应丝杆4上的相应丝杆螺母5沿着相应丝杆4的方向向下移动，从而带动夹持试样两端的相应夹具6向下移动，对试样的两端各施加一个向下的作用力，此时支撑杆10作为中间的一个支点，对试样形成了一个向上的作用力，因此试样本身同时有三个力加载在其上面，形成了三点弯曲。与目前常用的三点弯曲装置不同的是试样两端的力向下，试样中点处的力朝上，试样受力后的明显变化面朝上，面向扫描电镜的观察镜头，便于实验中对试样显微结构变化的观察。随着夹持式样两端的夹具6位移的增大，施加在压力传感器7上的力逐渐增大，数值可以通过与其串联的数显表头得出。把夹具6所在的初始位置设为零位，光栅位移传感器随着相应夹具6的位移变化测得试样在相应力的作用下的相应位移量，位移量的数值通过光栅数显表显示。本实用新型可以在扫描电镜下原位观察试样由开始施加力直到试样受力断裂整个过程的显微结构的变化，通过压力传感器7和光栅位移传感器，测得该变化过程试样端点处力的动态值，及相应的位移变化量动态值。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种扫描电镜原位弯曲断裂实验装置，其特征在于，其包括：

底部支撑块(1)；

两个驱动电机(2)，其分别固定安装在底部支撑块(1)的两端；

两个丝杆支撑架(3)，其分别竖直固定在两个驱动电机(2)上；

两根丝杆(4)，其分别固定在两个丝杆支撑架(3)上，且与两个驱动电机(2)轴连接；

两个丝杆螺母(5)，其分别安装在两根丝杆(4)上，且与两根丝杆(4)螺纹连接；

两个夹具(6)，其开口相对且分别固定安装在两个丝杆螺母(5)上；

两个压力传感器(7)，其分别固定安装在两个夹具(6)开口内部上表面；

两组光栅位移传感器，每组光栅位移传感器包括：固定安装在丝杆支撑架上的标尺光栅(8)和固定安装在夹具上的光栅读数头(9)；

支撑杆(10)，其固定安装在底部支撑块(1)的中央。

2.如权利要求1所述的一种扫描电镜原位弯曲断裂实验装置，其特征在于，两个压力传感器(7)的检测面分别朝向相应的被检测试样，通过与相应压力传感器(7)串联的相应数显表头得出力的数值。

3.如权利要求1所述的一种扫描电镜原位弯曲断裂实验装置，其特征在于，压力传感器(7)采用电阻应变片式压力传感器。

4.如权利要求1所述的一种扫描电镜原位弯曲断裂实验装置，其特征在于，底部支撑块(1)的长边侧面固定安装有一刻度尺。

5.如权利要求1所述的一种扫描电镜原位弯曲断裂实验装置，其特征在于，在两个夹具(6)的开口端外侧安装一抱箍(12)。

6.如权利要求1所述的一种扫描电镜原位弯曲断裂实验装置，其特征在于，在支撑杆(10)靠近顶端侧面安装接触觉传感器(13)。

7.如权利要求6所述的一种扫描电镜原位弯曲断裂实验装置，其特征在于，接触觉传感器(13)的检测面与支撑杆(10)上表面平齐。

8.如权利要求1所述的一种扫描电镜原位弯曲断裂实验装置，其特征在于，支撑杆(10)的上表面安装压力传感器。

9.如权利要求8所述的一种扫描电镜原位弯曲断裂实验装置，其特征在于，所述的压力传感器检测面朝向被检测试样。

10.如权利要求1所述的一种扫描电镜原位弯曲断裂实验装置，其特征在于，两个夹具(6)开口的内表面安装保护垫。