一种在扫描电镜中进行微结构拉伸与研究的微拉伸装置的制作方法

本发明属于微观结构观察与分析，尤其涉及一种在扫描电镜中进行微结构拉伸与研究的微拉伸装置。

背景技术：

1、随着人们对材料的力学性能的研究更加的深入，使得微观力学测试技术得到更好的发展和应用，这一技术赋予了我们直接在微观尺度观察变形、强化和失效过程的机会，并进行原位定量微观力学性能表征，从而更深入地理解材料微观结构与力学性能之间的关联。

2、目前，传统的在扫描电镜中进行原位微观力学、微结构、成分一体化研究的装置仅能进行样品的拉伸，在样品拉伸过程中，利用载荷测量装置和位移测量装置测量样品的受力大小和变形量，但是不能进行高温测试。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种在扫描电镜中进行微结构拉伸与研究的微拉伸装置，本发明要解决的技术问题是提供一种能够进行高温测试的微结构拉伸与研究的微拉伸装置。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种在扫描电镜中进行微结构拉伸与研究的微拉伸装置，包括微拉伸平台，其包括微拉伸平台，其包括基座、电机、传动装置、夹具、滑轨、滑块、载荷测量装置和位移传感器；

3、电机和滑轨均连接在基座的上方，电机的输出轴与传动装置连接，传动装置的一侧与夹具连接，传动装置通过滑块与滑轨滑动连接，载荷测量装置连接在夹具的一端，位移传感器安装在滑块的一侧；

4、夹具下方设置有加热模块或者冷却模块；

5、基座设置在扫描电镜工作台的上方。

6、进一步的，传动装置包括主动齿轮、从动齿轮和双螺旋丝杠，主动齿轮与电机的输出轴连接，从动齿轮与主动齿轮啮合，从动齿轮与双螺旋丝杠的一端连接。

7、进一步的，双螺旋丝杠上设置有两段螺纹，两段螺纹的旋向相反，螺距相同。

8、进一步的，每段螺纹上均套设有丝杠螺母，丝杠螺母的外表面通过连接件与夹具连接。

9、进一步的，夹具包括第一夹具和第二夹具，二者相对设置；连接件包括第一连接件和第二连接件，二者下端均连接有不同的滑块。

10、进一步的，丝杠螺母包括第一丝杠螺母和第二丝杠螺母，第一夹具通过第一连接件与第一丝杠螺母连接，第二夹具通过第二连接件与第二丝杠螺母连接，载荷测量装置连接在第二夹具的一端。

11、进一步的，样品通过销钉固定在第一夹具和第二夹具之间。

12、进一步的，位移传感器为光栅尺，光栅尺连接在滑块的一侧；载荷测量装置为拉力传感器。

13、进一步的，还包括计算机、plc控制器和扫描电镜系统，计算机与plc控制器电连接，plc控制器与载荷测量装置电连接，plc控制器与位移传感器电连接，plc控制器与电机电连接，扫描电镜系统设置在电机的上方；

14、计算机通过plc控制器控制电机转动，带动传动装置中的双向螺旋丝杠进行转动，使第一夹具和第二夹具向相反的方向运动，当拉伸或者压缩实验结束后，计算机通过指令读取载荷测量装置和位移传感器的信号，在拉伸运动的同时，通过扫描电镜系统观察样品拉伸或者压缩时变形的微观样貌。

15、进一步的，在计算机软件中设定有限位控制方法，具体包括：设置一个最终拉伸位置ps，ps的值在最小行程范围x-到最大行程范围x+之间，若输入值超过设定的范围，则会提醒操作人员重新输入ps的值，当ps值在设定范围内，则实验开始；位移传感器测得位置信号pa后，若位置信号pa在行程范围内，则继续运行至完成，若超出范围，则停止电机运动并提醒检查设备状态。

16、本发明一种在扫描电镜中进行微结构拉伸与研究的微拉伸装置，相较于传统独立的拉伸试验机，在样品下方设置有加热模块和冷却模块，本装置不仅能够获取材料在相关条件下的微观结构和力学性能的联系，还利用扫描电镜的电子背散射衍射提供高分辨率的晶粒和取向图。借助这项技术，可以观察材料在进行拉伸、压缩、弯曲和疲劳等力学性能测试时表面发生的动态变化，例如滑移带的形成和断裂的起始点等现象。它能够在扫描电镜对变形成像的同时，准确获取载荷和位移等数据。通过将材料的力学数据(载荷位移曲线)与相应晶粒的变化原位观察相联系并进行解释，极大地拓展了材料原位显微结构与实际服役力学性能之间关系的表征能力和深度。这种技术在金属材料、超微结构材料、无机涂层材料、能源材料、结构陶瓷材料、光功能材料和晶体材料等领域发挥着极其重要的作用。同时在计算机软件中设定有限位控制方法，对设备进行安全保护。

17、本发明的微拉伸平台能够给用于在扫描电镜下进行实时微观结构变化的观测和同时测得材料力学性能的一种测试装置，将应用在材料测试领域通过在计算机端输入实验参数并控制微拉伸平台在扫描电镜下运动，以满足观察微观结构变化和得到力学性能指标的作用。

18、本发明提出了微拉伸平台与ebsd(电子背散射衍射技术)技术相结合，能够使得微拉伸平台所夹持的试样旋转70°ebsd可以用于研究晶体的形核和生长过程，晶粒取向、晶格畸变、位错,显示晶体方向的图像和不同晶体结构的相为理解材料的制备和加工提供信息。能够实现拉伸过程中微观结构和晶体学特性的实时监测和分析。

19、本发明装置能够在不同环境中对材料进行测试，如可对材料进行高温加热或设置低温环境的同时进行实验，或给材料的实验环境提供一个原子氧的应力腐蚀环境下，同时微拉伸平台能够继续对试样进行拉伸或压缩以得到腐蚀环境下材料的力学性能和微观结构变化。

技术特征：

1.一种在扫描电镜中进行微结构拉伸与研究的微拉伸装置，其特征在于，包括微拉伸平台，其包括基座、电机、传动装置、夹具、滑轨、滑块、载荷测量装置和位移传感器；

2.根据权利要求1所述的在扫描电镜中进行微结构拉伸与研究的微拉伸装置，其特征在于，传动装置包括主动齿轮、从动齿轮和双螺旋丝杠，主动齿轮与电机的输出轴连接，从动齿轮与主动齿轮啮合，从动齿轮与双螺旋丝杠的一端连接。

3.根据权利要求2所述的在扫描电镜中进行微结构拉伸与研究的微拉伸装置，其特征在于，双螺旋丝杠上设置有两段螺纹，两段螺纹的旋向相反，螺距相同。

4.根据权利要求3所述的在扫描电镜中进行微结构拉伸与研究的微拉伸装置，其特征在于，每段螺纹上均套设有丝杠螺母，丝杠螺母的外表面通过连接件与夹具连接。

5.根据权利要求4所述的在扫描电镜中进行微结构拉伸与研究的微拉伸装置，其特征在于，夹具包括第一夹具和第二夹具，二者相对设置；连接件包括第一连接件和第二连接件，二者下端均连接有不同的滑块。

6.根据权利要求5所述的在扫描电镜中进行微结构拉伸与研究的微拉伸装置，其特征在于，丝杠螺母包括第一丝杠螺母和第二丝杠螺母，第一夹具通过第一连接件与第一丝杠螺母连接，第二夹具通过第二连接件与第二丝杠螺母连接，载荷测量装置连接在第二夹具的一端。

7.根据权利要求6所述的在扫描电镜中进行微结构拉伸与研究的微拉伸装置，其特征在于，样品通过销钉固定在第一夹具和第二夹具之间。

8.根据权利要求7所述的在扫描电镜中进行微结构拉伸与研究的微拉伸装置，其特征在于，位移传感器为光栅尺，光栅尺连接在滑块的一侧；载荷测量装置为拉力传感器。

9.根据权利要求7所述的在扫描电镜中进行微结构拉伸与研究的微拉伸装置，其特征在于，还包括计算机、plc控制器和扫描电镜系统，计算机与plc控制器电连接，plc控制器与载荷测量装置电连接，plc控制器与位移传感器电连接，plc控制器与电机电连接，扫描电镜系统设置在电机的上方；

10.根据权利要求9所述的在扫描电镜中进行微结构拉伸与研究的微拉伸装置，其特征在于，在计算机软件中设定有限位控制方法，具体包括：设置一个最终拉伸位置ps，ps的值在最小行程范围x-到最大行程范围x+之间，若输入值超过设定的范围，则会提醒操作人员重新输入ps的值，当ps值在设定范围内，则实验开始；位移传感器测得位置信号pa后，若位置信号pa在行程范围内，则继续运行至完成，若超出范围，则停止电机运动并提醒检查设备状态。

技术总结本发明提供了一种在扫描电镜中进行微结构拉伸与研究的微拉伸装置，属于微观结构观察与分析技术领域，包括基座、电机、传动装置、夹具、滑轨、载荷测量装置和位移传感器；电机和滑轨均连接在基座的上方，电机的输出轴与传动装置连接，传动装置的一侧与夹具连接，夹具与滑轨滑动连接，载荷测量装置连接在夹具的一端，位移传感器设置在夹具的下方；夹具下方设置有加热模块或者冷却模块。本发明能够在不同环境中对材料进行测试，能够对材料进行高温加热或设置低温环境的同时进行实验，或给材料的实验环境提供一个原子氧的应力腐蚀环境下，同时微拉伸平台能够继续对试样进行拉伸或压缩以得到腐蚀环境下材料的力学性能和微观结构变化。技术研发人员：邱苑,苏培林,王冠,焦汇胜,邱宇涛受保护的技术使用者：广东相沁荣精密科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/16