本實用新型涉及一種真空環(huán)境下的高溫微納米壓痕測試裝置，屬于機電一體化精密儀器領(lǐng)域。測試裝置集精密驅(qū)動、溫度加載、信號檢測技術(shù)為一體，可應(yīng)用于真空環(huán)境下，防止高溫環(huán)境造成對壓頭和試件樣品的氧化，并削弱因空氣流動對被測樣品加熱效果的影響，保障被測樣品加熱溫度穩(wěn)定，進而開展對試件樣品微觀力學性能的測試分析，基于微納米壓痕測試技術(shù)獲取材料的硬度、彈性模量、蠕變特性以及力熱耦合作用的特性參數(shù)等，以研究變溫和高溫環(huán)境作用對材料微觀力學行為、變形損傷機制和微觀組織結(jié)構(gòu)演化的影響規(guī)律，用以指導材料及其制品設(shè)計制造、及其制品的壽命預(yù)測和可靠性評估，同時為研究材料的高溫蠕變特性提供有效的技術(shù)手段。測試裝置結(jié)構(gòu)緊湊、具有模塊化的結(jié)構(gòu)特點，操作簡便，測量精度高，應(yīng)用范圍廣，在材料科學、裝備制造、鋼鐵冶金、生物工程、國防軍事和航空航天等領(lǐng)域具備廣闊的應(yīng)用前景，本實用新型將豐富材料微觀力學性能測試的理論與技術(shù)體系。

背景技術(shù)：

各類材料及其制品在服役期間的工作條件都十分復(fù)雜，其力學性能通常會隨物理場的復(fù)雜作用而改變。如近年來在微電子、航空航天、光電子和納米工程等領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛的高溫合金、陶瓷等材料，其實際工作溫度很高，傳統(tǒng)的材料力學性能測試方法在測試精度和測試能力方面已經(jīng)無法滿足實際要求，不僅如此，一些常規(guī)材料在高溫環(huán)境下也會有力學行為的變化，也需要在高溫環(huán)境下對其進行力學性能測試實驗，以得出溫度對其力學性能的影響規(guī)律，以此指導材料及其制品設(shè)計制造，以免造成的事故或損失將難以估量。此外，國內(nèi)尚無商業(yè)化的微納米壓痕儀，所用測試儀器依賴國外進口，并且存在價格昂貴、耗時長、高端技術(shù)封鎖的現(xiàn)象，導致國內(nèi)在相關(guān)領(lǐng)域的研究一直處于跟蹤狀態(tài)，原創(chuàng)成果很少。因此，研制一臺集精密驅(qū)動、檢測、溫度控制、信號采集與處理等技術(shù)為一體的，具備我國自主知識產(chǎn)權(quán)的超高溫微納米壓痕測試儀迫在眉睫。

目前，國內(nèi)外的高溫壓痕儀器大多數(shù)是通過加熱平臺提供溫度場的，但由于加熱平臺提供的是開放式加熱環(huán)境，而且加熱方式是接觸式加熱，這樣不僅無法給試件和壓頭提供高達1600℃這樣一個超高溫度的加熱環(huán)境，而且無法保證壓頭和試件二者之間溫差足夠小，這樣一旦二者接觸就會有熱量傳遞，由此將會引起二者膨脹和收縮，最終將造成位移和力的測量信號有漂移現(xiàn)象發(fā)生，這將導致測量數(shù)據(jù)不準確，需要后期對實驗數(shù)據(jù)進行校核處理，以消除熱溫漂帶來的誤差，因為高溫壓痕實驗的難點之一就在于解決壓頭和試件之間由于溫差導致的溫漂問題，所以上述問題急需解決。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種真空環(huán)境下的高溫微納米壓痕測試裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題。本實用新型是集精密驅(qū)動、檢測、溫度控制、信號采集與處理等技術(shù)為一體的高溫微納米壓痕測試裝置。測試裝置可應(yīng)用于真空環(huán)境下，防止高溫環(huán)境造成對壓頭和試件樣品的氧化，并削弱因空氣流動對被測樣品加熱效果的影響，保障被測樣品加熱溫度穩(wěn)定，進而開展對試件樣品微觀力學性能的測試分析，基于微納米壓痕測試技術(shù)獲取材料的硬度、彈性模量、蠕變特性以及力熱耦合作用的特性參數(shù)等，以研究變溫和高溫環(huán)境作用對材料微觀力學行為、變形損傷機制和微觀組織結(jié)構(gòu)演化的影響規(guī)律，用以指導材料及其制品設(shè)計制造、及其制品的壽命預(yù)測和可靠性評估，同時為研究材料的高溫蠕變特性提供有效的技術(shù)手段。測試裝置結(jié)構(gòu)緊湊、具有模塊化的結(jié)構(gòu)特點，操作簡便，測量精度高，應(yīng)用范圍廣，在材料科學、裝備制造、鋼鐵冶金、生物工程、國防軍事和航空航天等領(lǐng)域具備廣闊的應(yīng)用前景，本實用新型將豐富材料微觀力學性能測試的理論與技術(shù)體系。

本實用新型的上述目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

真空環(huán)境下的高溫微納米壓痕測試裝置，包括Z向宏觀調(diào)整模塊、壓痕精密加載模塊、壓痕測試模塊、加熱模塊和偏心換點機構(gòu)，Z向宏觀調(diào)整模塊裝配在大理石基體5上，壓痕精密加載模塊通過柔性鉸鏈連接架19安裝在Z向宏觀調(diào)整模塊上，由壓電疊堆21推動柔性鉸鏈20使其下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生精密位移，從而實現(xiàn)壓痕的精密加載；壓痕測試模塊中，電容式位移傳感器測量端7通過微動平臺10固定在宏觀調(diào)整平臺18上，并通過位移測量板23的位移來實現(xiàn)位移信號的檢測；力傳感器22串聯(lián)在柔性鉸鏈20與水冷桿24之間，實現(xiàn)載荷信號的檢測；加熱模塊由加熱爐4、溫度控制系統(tǒng)50以及熱電偶51組成，通過在溫度控制系統(tǒng)50中設(shè)定溫度加載模式來實現(xiàn)加熱爐內(nèi)爐溫的加載，并通過加熱爐中的熱電偶實時將測量的爐溫反饋給溫度控制系統(tǒng)從而實現(xiàn)爐溫的閉環(huán)控制，加熱爐4通過加熱爐支板3固定在加熱爐左、右支腿32、2上，加熱爐左、右支腿32、2通過螺釘連接在大理石底座1上；熱電偶51的測量端放置在加熱爐4爐腔中，另一端通過導線與溫度控制系統(tǒng)50相連，實時進行溫度反饋，溫度控制系統(tǒng)50與加熱爐4之間通過導線傳輸溫控信號；所述偏心換點機構(gòu)的偏心換點機構(gòu)電機39通過傳動軸軸承端蓋47固定在偏心換點機構(gòu)支撐板31上，其產(chǎn)生的動力經(jīng)偏心換點機構(gòu)傳動軸38、小齒輪36、大齒輪29傳遞給偏心換點機構(gòu)冷卻軸28，進而帶動氧化鋁耐熱平臺27、氧化鋁耐熱載物臺26實現(xiàn)壓痕測試過程中不同壓入位置點的更換；偏心換點機構(gòu)冷卻軸28下部通過旋轉(zhuǎn)接頭連接法蘭33與旋轉(zhuǎn)接頭34轉(zhuǎn)子相連，旋轉(zhuǎn)接頭34定子經(jīng)旋轉(zhuǎn)接頭固定架35固定在加熱爐左支腿32上。

所述的加熱模塊是：加熱爐4通過加熱爐支板3固定在加熱爐左、右支腿32、2上，加熱爐左、右支腿32、2通過螺釘連接在大理石底座1上；熱電偶51的測量端放置在加熱爐4爐腔中，另一端通過導線與溫度控制系統(tǒng)50相連，實時進行溫度反饋，溫度控制系統(tǒng)50與加熱爐4之間通過導線傳輸溫控信號。

所述的偏心換點機構(gòu)是：偏心換點機構(gòu)電機39通過螺紋連接固定在傳動軸軸承端蓋47上，并通過鍵連接在偏心換點機構(gòu)傳動軸38上，小齒輪36通過鍵連接在偏心換點機構(gòu)傳動軸38上，所述偏心換點機構(gòu)傳動軸38上安裝在傳動軸軸承45上，所述傳動軸軸承45安裝在偏心換點機構(gòu)支承板31上，并用小齒輪軸套37、傳動軸圓螺母46、傳動軸軸承端蓋47進行定位，大齒輪29與小齒輪36嚙合，并通過鍵連接在偏心換點機構(gòu)冷卻軸28上，氧化鋁耐熱平臺27通過頂絲安裝在偏心換點機構(gòu)冷卻軸28上；氧化鋁耐熱載物臺26通過螺紋連接在氧化鋁耐熱平臺27，其上表面通過高溫膠固定試件；偏心換點機構(gòu)冷卻軸28安裝在冷卻軸軸承42上，并通過大齒輪軸套30、冷卻軸圓螺母43、冷卻軸軸承端蓋44進行定位，所述冷卻軸軸承42安裝在偏心換點機構(gòu)支承板31上，所述冷卻軸軸承端蓋44和傳動軸軸承端蓋47用螺釘連接在偏心換點機構(gòu)支承板31上，所述偏心換點機構(gòu)支承板31通過螺釘連接在加熱爐左、右支腿32、2上；旋轉(zhuǎn)接頭連接法蘭33通過銷連接在偏心換點機構(gòu)冷卻軸28上，旋轉(zhuǎn)接頭34轉(zhuǎn)子通過螺釘連接在旋轉(zhuǎn)接頭連接法蘭33上，旋轉(zhuǎn)接頭34定子用螺釘固定在旋轉(zhuǎn)接頭固定架35上，所述旋轉(zhuǎn)接頭固定架35用螺釘連接在加熱爐左支腿32上；O型圈48安裝在偏心換點機構(gòu)冷卻軸28的O型槽中并夾在偏心換點機構(gòu)冷卻軸28的下端面與旋轉(zhuǎn)接頭34轉(zhuǎn)子上端面之間，以實現(xiàn)流道的密封。

所述的真空環(huán)境下的高溫微納米壓痕測試裝置的主體通過大理石底座1固定在真空室系統(tǒng)49內(nèi)。

本實用新型的有益效果在于：本測試裝置采用的是加熱爐對壓頭和試件進行同步非接觸式加熱，使兩者溫差趨近于0，加熱溫度準確、穩(wěn)定、可控，可以形成一個恒溫區(qū)，極大的減小由溫度梯度引起的實驗誤差以及外界因素的干擾，減少了溫漂對實驗數(shù)據(jù)采集的影響，并且具有變溫范圍大、升溫快的優(yōu)點，這些優(yōu)點是市場上大部分高溫壓痕儀器存在的不足，本測試裝置將這類問題有效克服，為進行準確高效的高溫壓痕實驗提供了可靠的設(shè)備。本測試裝置為了兼容高溫爐，和大部分壓痕儀器的直線平移換點方式不同，采用的是偏心換點方式，利用旋轉(zhuǎn)接頭和齒輪傳動的偏心換點機構(gòu)有效地避免了偏心換點電機直接驅(qū)動偏心換點機構(gòu)冷卻軸換點時水冷管纏繞的現(xiàn)象。由于本測試裝置可以進行高達1600℃的高溫環(huán)境下的壓痕實驗，為了避免由于熱傳導引起的電器元件損壞，本測試裝置在力傳感器與耐熱壓桿之間通過水冷桿相連，在偏心換點機構(gòu)的主軸內(nèi)部預(yù)設(shè)水冷通道，當進行高溫實驗時，給水冷桿和主軸內(nèi)部水冷通道通入循環(huán)冷卻水，從而將壓頭和試件傳遞過來的熱量帶走，保證力傳感器、電機等電器元件正常工作。改進的電容式位移傳感器夾持裝置，可用墊片調(diào)整電容式位移傳感器測量端與位移測量板的平行度，減小測量誤差。測試裝置同時兼容于真空室系統(tǒng)，可應(yīng)用于真空環(huán)境，防止高溫環(huán)境造成對壓頭和試件樣品的氧化，并削弱因空氣流動對被測樣品加熱效果的影響，保障被測樣品加熱溫度穩(wěn)定，進而開展對試件樣品微觀力學性能的測試分析，基于微納米壓痕測試技術(shù)獲得材料的硬度、彈性模量、蠕變特性以及力熱耦合作用的特性參數(shù)等，以研究變溫和高溫環(huán)境作用對材料微觀力學行為、變形損傷機制和微觀組織結(jié)構(gòu)的演化的影響規(guī)律，用以指導材料及其制品設(shè)計制造、及其制品的壽命預(yù)測和可靠性評估，同時為研究材料的高溫蠕變特性提供有效的技術(shù)手段。測試裝置結(jié)構(gòu)緊湊、具有模塊化的結(jié)構(gòu)特點、操作簡便，測試精度高，應(yīng)用范圍廣，在材料科學、裝備制造、鋼鐵冶金、生物工程、國防軍事和航空航天等領(lǐng)域具備廣闊的應(yīng)用前景，本實用新型將豐富材料微觀力學性能測試的理論和技術(shù)體系。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本實用新型的示意性實例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當限定。

圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)集成在真空室系統(tǒng)中的示意圖；

圖3為本實用新型的Z向宏觀調(diào)整模塊示意圖；

圖4為本實用新型的壓痕精密加載模塊和壓痕測試模塊示意圖；

圖5為本實用新型的偏心換點機構(gòu)示意圖；

圖6為本實用新型的偏心換點機構(gòu)局部放大示意圖；

圖7為本實用新型的加熱模塊示意圖。

圖中：1、大理石底座；2、加熱爐右支腿；3、加熱爐支板；4、加熱爐；5、大理石基體；6、位移傳感器夾持板；7、電容式位移傳感器測量端；8、位移傳感器夾持架；9、位移傳感器連接板；10、微動平臺；11、導軌滑塊；12、絲杠螺母副；13、導軌架；14、絲杠支撐塊；15、聯(lián)軸器；16、宏觀電機連接法蘭；17、宏觀電機；18、宏觀調(diào)整平臺；19、柔性鉸鏈連接架；20、柔性鉸鏈；21、壓電疊堆；22、力傳感器；23、位移測量板；24、水冷桿；25、水冷桿連接件；26、氧化鋁耐熱載物臺；27、氧化鋁耐熱平臺；28、偏心換點機構(gòu)冷卻軸；29、大齒輪；30、大齒輪軸套；31、偏心換點機構(gòu)支承板；32、加熱爐左支腿；33、旋轉(zhuǎn)接頭連接法蘭；34、旋轉(zhuǎn)接頭；35、旋轉(zhuǎn)接頭固定架；36、小齒輪；37、小齒輪軸套；38、偏心換點機構(gòu)傳動軸；39、偏心換點機構(gòu)電機；40、耐熱壓桿；41、壓頭；42、冷卻軸軸承；43、冷卻軸圓螺母；44、冷卻軸軸承端蓋；45、傳動軸軸承；46、傳動軸圓螺母；47、傳動軸軸承端蓋；48、O型圈；49、真空室系統(tǒng)；50、溫度控制系統(tǒng)；51、熱電偶。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的詳細內(nèi)容及其具體實施方式。

參見圖1及圖2所示，本實用新型的真空環(huán)境下的高溫微納米壓痕測試裝置，主要由機架、Z向宏觀調(diào)整模塊、壓痕精密加載模塊、壓痕測試模塊、加熱模塊和偏心換點機構(gòu)六部分組成。裝置體積小，易于集成在真空室系統(tǒng)，防止壓頭和試件氧化，從而提高測試溫度。裝置主體通過大理石底座1固定在真空室系統(tǒng)49內(nèi)。Z向宏觀調(diào)整模塊裝配在大理石基體5上。壓痕精密加載模塊通過柔性鉸鏈連接架19安裝在Z向宏觀調(diào)整模塊上，主要由壓電疊堆21推動柔性鉸鏈20使其下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生精密位移，從而實現(xiàn)壓痕的精密加載；

壓痕測試模塊中，電容式位移傳感器測量端7通過微動平臺10固定在宏觀調(diào)整平臺18上，并通過測量與位移測量板23之間的相對位移來實現(xiàn)位移信號的檢測；力傳感器22串聯(lián)在柔性鉸鏈20與水冷桿24之間，實現(xiàn)載荷信號的檢測。加熱模塊由加熱爐4、溫度控制系統(tǒng)50以及熱電偶51組成，通過在溫度控制系統(tǒng)中設(shè)定溫度加載模式來實現(xiàn)加熱爐內(nèi)爐溫的加載，并通過加熱爐中的熱電偶實時將測量的爐溫反饋給溫度控制系統(tǒng)從而實現(xiàn)爐溫的閉環(huán)控制，加熱爐4通過加熱爐支板3固定在加熱爐左右支腿32、2，加熱爐左右支腿32、2通過螺釘連接在大理石底座1上。熱電偶51的測量端放置在加熱爐4爐腔中，另一端通過導線與溫度控制系統(tǒng)50相連，實時進行溫度反饋，溫度控制系統(tǒng)50與加熱爐4之間通過導線傳輸溫控信號。偏心換點機構(gòu)電機39通過傳動軸軸承端蓋47固定在偏心換點機構(gòu)支撐板31上，其產(chǎn)生的動力經(jīng)偏心換點機構(gòu)傳動軸38、小齒輪36、大齒輪29傳遞給偏心換點機構(gòu)冷卻軸28，進而帶動氧化鋁耐熱平臺27、氧化鋁耐熱載物臺26實現(xiàn)壓痕測試過程中不同壓入位置點的更換。偏心換點機構(gòu)冷卻軸28下部通過旋轉(zhuǎn)接頭連接法蘭33與旋轉(zhuǎn)接頭34轉(zhuǎn)子相連，旋轉(zhuǎn)接頭34定子經(jīng)旋轉(zhuǎn)接頭固定架35固定在加熱爐左支腿32上。

參見圖1所示，測試裝置主體通過大理石底座1固定在真空室系統(tǒng)49內(nèi)，真空室系統(tǒng)49為其他加載模塊提供防護性真空氛圍，防止高溫環(huán)境造成對壓頭和試件樣品的氧化，并削弱因空氣流動對被測樣品加熱效果的影響，保障被測樣品加熱溫度穩(wěn)定，進而開展對試件樣品微觀力學性能的測試分析，基于微納米壓痕測試技術(shù)獲得材料的硬度、彈性模量、蠕變特性以及力熱耦合作用的特性參數(shù)等，以研究變溫和高溫環(huán)境作用對材料微觀力學行為、變形損傷機制和微觀組織結(jié)構(gòu)的演化的影響規(guī)律，用以指導材料及其制品設(shè)計制造、及其制品的壽命預(yù)測和可靠性評估，同時為研究材料的高溫蠕變特性提供有效的技術(shù)手段。參見圖3所示，Z向宏觀調(diào)整模塊包括宏觀電機17、宏觀電機連接法蘭16、聯(lián)軸器15、絲杠支撐塊14、絲杠螺母副12、導軌滑塊11、導軌架13和宏觀調(diào)整平臺18、柔性鉸鏈連接架19。宏觀電機17通過螺釘固定在宏觀電機連接法蘭16上，并通過聯(lián)軸器15與絲杠螺母副12連接，絲杠螺母副12安裝在絲杠支撐塊14上，絲杠支撐塊14、導軌滑塊11和宏觀電機連接法蘭16通過螺釘連接在導軌架13上，宏觀調(diào)整平臺18通過螺釘連接在導軌滑塊11和絲杠螺母副12上，柔性鉸鏈連接架19通過螺釘連接在宏觀調(diào)整平臺18上。宏觀電機17產(chǎn)生的動力經(jīng)聯(lián)軸器15和絲杠螺母副12傳遞給宏觀調(diào)整平臺18并經(jīng)由導軌滑塊11導向，實現(xiàn)宏觀調(diào)整平臺18和柔性鉸鏈連接架19Z向的宏觀運動，從而宏觀調(diào)整壓頭41的初始位置。Z向宏觀調(diào)整模塊通過螺釘裝配在大理石基體5上。

參見圖4所示，壓痕精密加載模塊通過柔性鉸鏈連接架19用螺釘安裝在Z向宏觀調(diào)整模塊上，其包括柔性鉸鏈20、壓電疊堆21、力傳感器22、水冷桿24、水冷桿連接件25、耐熱壓桿40、壓頭41，柔性鉸鏈20通過螺釘固定在柔性鉸鏈連接架19上，其凹槽內(nèi)嵌入壓電疊堆21，力傳感器22通過螺紋連接在柔性鉸鏈20下端和水冷桿24上端，水冷桿分體設(shè)計，包括水冷桿24和水冷桿連接件25，兩部分用螺紋連接，便于安裝和更換,對力傳感器有保護作用；當需要更換壓頭的時候，只需要將水冷桿連接件拆卸下來即可，不需要拆卸與力傳感器相連的水冷桿，可以減少力傳感器損壞的概率。水冷桿24內(nèi)部通冷卻水，防止傳感器內(nèi)工作溫度過高，保證其測量精度。冷桿連接件25和耐熱壓桿40采用高溫膠膠粘固連的方法，避免溫度過高時材料因熱膨脹造成水冷桿連接件25與耐熱壓桿40的連接松動，壓頭41通過高溫膠粘接在耐熱壓桿40下端。壓電疊堆21在電壓信號的激勵下輸出位移，帶動柔性鉸鏈20和其下方的力傳感器22、水冷桿24、水冷桿連接件25、耐熱壓桿40和壓頭41，實現(xiàn)壓痕測試中z向的精密驅(qū)動加載。

參見圖4所示，壓痕測試模塊的測試部分包括位移信號檢測單元和載荷信號檢測單元。位移信號檢測單元包括位移傳感器夾持板6、電容式位移傳感器測量端7、測量板23、位移傳感器夾持架8、位移傳感器連接板9和微動平臺10。微動平臺10通過螺釘固定在宏觀調(diào)整平臺18上，位移傳感器連接板9通過螺釘連接在微動平臺10和位移傳感器夾持架8之間，位移傳感器夾持板6用螺釘連接在位移傳感器夾持架8上并夾緊電容式位移傳感器測量端7，測量板23夾緊在力傳感器22和水冷桿24之間。位移信號檢測單元通過測量電容式位移傳感器測量端7與位移測量板23之間的相對位移來實現(xiàn)位移信號的檢測。改進位移傳感器夾持裝置，在位移傳感器夾持架8和位移傳感器連接板9之間放入調(diào)整墊片保證電容式位移傳感器測量端7與其測量板23平行，減小測量誤差。載荷信號檢測單元包括力傳感器22，所述的力傳感器22串聯(lián)在柔性鉸鏈20與水冷桿24之間，上下端均通過螺紋連接，實現(xiàn)載荷信號的實時檢測。

參見圖7所示，加熱模塊由加熱爐4、溫度控制系統(tǒng)50以及熱電偶51組成。通過在溫度控制系統(tǒng)中設(shè)定溫度加載模式來實現(xiàn)加熱爐內(nèi)爐溫的加載，并通過加熱爐中的熱電偶實時將測量的爐溫反饋給溫度控制系統(tǒng)從而實現(xiàn)爐溫的閉環(huán)控制；加熱爐4通過加熱爐支板3固定在加熱爐左右支腿32、2上，加熱爐左右支腿32、2通過螺釘連接在大理石底座1上。熱電偶51的測量端放置在加熱爐4爐腔中，另一端通過導線與溫度控制系統(tǒng)50相連，實時進行溫度反饋，溫度控制系統(tǒng)50與加熱爐4之間通過導線傳輸溫控信號。目前，國內(nèi)外的高溫壓痕儀器大多數(shù)是通過加熱平臺提供溫度場的，但由于加熱平臺提供的是開放式加熱環(huán)境，而且加熱方式是接觸式加熱，這樣不僅無法給試件和壓頭提供高達1600℃這樣一個超高溫度的加熱環(huán)境，而且無法保證壓頭和試件二者之間溫差足夠小，這樣一旦二者接觸就會有熱量傳遞，由此將會引起二者膨脹和收縮，最終將造成位移和力的測量信號有漂移現(xiàn)象發(fā)生，這將導致測量數(shù)據(jù)不準確，需要后期對實驗數(shù)據(jù)進行校核處理，以消除熱溫漂帶來的誤差，因為高溫壓痕實驗的難點之一就在于解決壓頭和試件之間由于溫差導致的溫漂問題，所以上述問題很難急需解決；本裝置采用的是加熱爐4可對壓頭41和試件進行同步非接觸式加熱，使兩者溫差趨近于0，極大的減小由溫度梯度引起的實驗誤差以及外界因素的干擾，加熱溫度準確、穩(wěn)定、可控，可以形成一個恒溫區(qū)，并且具有變溫范圍大、升溫快的優(yōu)點，這些優(yōu)點是市場上大部分高溫壓痕儀器存在的不足，本裝置將這類問題有效克服，為進行準確高效的高溫壓痕實驗提供了可靠的設(shè)備。

參見圖5、圖6所示，偏心換點機構(gòu)包括氧化鋁耐熱載物臺26、氧化鋁耐熱平臺27、偏心換點機構(gòu)冷卻軸28、大齒輪29、大齒輪軸套30、偏心換點機構(gòu)支承板31、旋轉(zhuǎn)接頭連接法蘭33、旋轉(zhuǎn)接頭34、小齒輪36、小齒輪軸套37、偏心換點機構(gòu)傳動軸38、偏心換點機構(gòu)電機39、冷卻軸軸承42、冷卻軸圓螺母43、冷卻軸軸承端蓋44、傳動軸軸承45、傳動軸圓螺母46、傳動軸軸承端蓋47和O型圈48。偏心換點機構(gòu)電機39通過螺紋連接固定在傳動軸軸承端蓋47上，并通過鍵連接在偏心換點機構(gòu)傳動軸38上，小齒輪36也通過鍵連接在偏心換點機構(gòu)傳動軸38上，所述偏心換點機構(gòu)傳動軸38上安裝在傳動軸軸承45上，所述的傳動軸軸承45安裝在偏心換點機構(gòu)支承板31上，并用小齒輪軸套37、傳動軸圓螺母46、傳動軸軸承端蓋47進行定位，大齒輪29與小齒輪36嚙合，并通過鍵連接在偏心換點機構(gòu)冷卻軸28上，氧化鋁耐熱平臺27通過頂絲安裝在偏心換點機構(gòu)冷卻軸28上。氧化鋁耐熱載物臺26通過螺紋連接在氧化鋁耐熱平臺27，其上表面可通過高溫膠固定試件。偏心換點機構(gòu)冷卻軸28安裝在冷卻軸軸承42上，并通過大齒輪軸套30、冷卻軸圓螺母43、冷卻軸軸承端蓋44進行定位，所述冷卻軸軸承42安裝在偏心換點機構(gòu)支承板31上，所述冷卻軸軸承端蓋44和傳動軸軸承端蓋47用螺釘連接在偏心換點機構(gòu)支承板31上，所述偏心換點機構(gòu)支承板31通過螺釘連接在加熱爐左右支腿32、2上。旋轉(zhuǎn)接頭連接法蘭33通過銷連接在偏心換點機構(gòu)冷卻軸28上，旋轉(zhuǎn)接頭34轉(zhuǎn)子通過螺釘連接在旋轉(zhuǎn)接頭連接法蘭33上，旋轉(zhuǎn)接頭34定子用螺釘固定在旋轉(zhuǎn)接頭固定架35上，所述的旋轉(zhuǎn)接頭固定架35用螺釘連接在加熱爐左支腿32上。O型圈安裝在偏心換點機構(gòu)冷卻軸28O型槽中并夾在偏心換點機構(gòu)冷卻軸28的下端面與旋轉(zhuǎn)接頭34轉(zhuǎn)子上端面之間，以實現(xiàn)流道的密封。所述旋轉(zhuǎn)接頭34有效的避免了換點時水冷管纏繞現(xiàn)象的產(chǎn)生。由于壓頭和試件都處于密閉高溫爐艙內(nèi)，而且相應(yīng)的連接件和承接件也和高溫爐有固定的相對位置關(guān)系，所以無法實現(xiàn)類似傳統(tǒng)的X、Y方向直線換點，于是本文設(shè)計了偏心換點機構(gòu)，同時由于此裝置最高加熱溫度高達1600℃，為了防止氧化鋁耐熱載物臺26將熱量傳遞給其下部的軸承以及電機等元器件，本裝置在偏心換點機構(gòu)冷卻軸28內(nèi)部加工出流道，在進行高溫試驗時，在流道里面通入循環(huán)水，以便將由高溫爐內(nèi)傳遞下來的多余熱量帶走，保證各元器件處于理想工作溫度范圍內(nèi)；偏心換點機構(gòu)電機39產(chǎn)生的動力經(jīng)偏心換點機構(gòu)傳動軸38、小齒輪36、大齒輪29傳遞給偏心換點機構(gòu)冷卻軸28，進而帶動氧化鋁耐熱平臺27、氧化鋁耐熱載物臺26實現(xiàn)壓痕測試過程中不同壓入位置點的更換。為了防止由于旋轉(zhuǎn)換點導致水冷管子纏繞現(xiàn)象發(fā)生，本裝置在冷卻軸28下端串聯(lián)了旋轉(zhuǎn)接頭機構(gòu)，冷卻水管的入口和出口分別與旋轉(zhuǎn)接頭34定子流道入口和出口相連，旋轉(zhuǎn)接頭34轉(zhuǎn)子和冷卻軸28端面相接，而且流道相通，轉(zhuǎn)子隨著冷卻軸轉(zhuǎn)動的同時又能給其提供循環(huán)冷卻水，避免了管子纏繞現(xiàn)象。整個偏心換點機構(gòu)采用了偏心換點的方式進行換點，操作簡易，換點過程中，試件受熱均勻。

測試裝置兼容真空室系統(tǒng)，測試裝置主體通過大理石底座1固定在真空室系統(tǒng)49內(nèi)，可應(yīng)用于真空環(huán)境，防止高溫環(huán)境造成對壓頭和試件樣品的氧化，并削弱因空氣流動對被測樣品加熱效果的影響，保障被測樣品加熱溫度穩(wěn)定，進而開展對試件樣品微觀力學性能的測試分析，基于微納米壓痕測試技術(shù)獲得材料的硬度、彈性模量、蠕變特性以及力熱耦合作用的特性參數(shù)等，以研究變溫和高溫環(huán)境作用對材料微觀力學行為、變形損傷機制和微觀組織結(jié)構(gòu)的演化的影響規(guī)律，用以指導材料及其制品設(shè)計制造、及其制品的壽命預(yù)測和可靠性評估，同時為研究材料的高溫蠕變特性提供有效的技術(shù)手段。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡對本實用新型所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。