【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及微納米沖擊壓入測試設備，也涉及溫度控制，具體為一種用于微納米沖擊壓入測試儀的對偶式協同感應溫度控制裝置。
技術介紹
1、微納米壓痕測試是一種傳統的材料微觀力學性能測試方法，其測試裝置通常包括承載試樣的載物臺、沿試樣法向布置的壓桿、驅動壓桿沿試樣法向移動的驅動機構以及檢測單元，試樣通過夾具固定在載物臺上，壓桿朝向試樣的一端設置壓頭，驅動機構驅動壓桿移動，從而使得壓頭壓入試樣，檢測單元用于檢測壓入過程中的壓力以及位移等，通過記錄壓入過程中的載荷-位移數據來獲得斷裂韌性、材料硬度、彈性模量等力學性能參數，為了使得測試更加準確，一般對同一試樣需要進行多點測試，以最后的平均值作為測試結果，多點測試過程中僅需改變壓頭與試樣的相對位置，比如試樣沿垂直于壓桿中心線的方向移動一定距離，操作比較簡單，但需要維持測試工況的一致性，即在相同條件下進行測試，然而，該裝置僅能在常溫下準靜態壓入試樣，測試過程中試樣的應變率較低，因而無法對在沖擊和高溫環境的耦合作用下的材料微觀力學性能進行測試。對此，技術人員對微納米壓痕測試裝置進行了諸多改進，以便能夠模擬沖擊和高溫環境，比如公開號為cn?118111838?a的中國專利技術就公開了一種原位微納米沖擊壓入測試裝置，其利用壓電疊堆與柔性鉸鏈組合作為驅動機構，配合薄的試樣，可以模擬高應變率的沖擊過程，其采用電磁感應加熱技術對壓頭和試樣進行加熱，通過散熱銅線將試樣與壓頭連接起來，以平衡兩者之間的溫差。此測試裝置中采用的電磁感應加熱技術具有無接觸加熱的功能，而且能量利用率高，但其會在周圍產生交變磁場，這會
技術實現思路
1、鑒于上述問題，本專利技術的目的是提供一種用于微納米沖擊壓入測試儀的對偶式協同感應溫度控制裝置，其對cn?118111838?a的溫度控制裝置進行了改進，采用電磁感應加熱與相變蓄熱組合的加熱方式來控制溫度，以相變蓄熱材料的相變溫度為目標控制溫度，利用電磁感應器加熱相變蓄熱材料使其相變蓄熱，測試時電磁感應器停止運行，不再產生干擾精密儀器運行的磁場，利用相變蓄熱材料的相變放熱來維持測試過程中壓頭和試樣的溫度恒定。
2、為實現上述技術目的，本專利技術采用的如下技術方案：
3、一種用于微納米沖擊壓入測試儀的對偶式協同感應溫度控制裝置，包括：
4、內置于壓桿內的第一腔體；
5、內置于載物臺內的第二腔體，其中，第一腔體和第二腔體中放置相變蓄熱材料，相變蓄熱材料的相變溫度為固定于載物臺上的試樣進行測試的目標溫度；
6、對壓桿進行非接觸式加熱的第一電磁感應加熱器；
7、對載物臺進行非接觸式加熱的第二電磁感應加熱器；
8、溫度檢測機構，用于分別檢測試樣和壓頭的溫度，壓頭固定于壓桿正對試樣的一端；
9、數據采集器，用于采集并記錄溫度檢測機構、第一電磁感應加熱器和第二電磁感應加熱器的數據；
10、數據處理器，用于分析數據采集器采集的數據并判定相變蓄熱材料在吸熱過程中是否通過相變蓄積了熱量以及在放熱過程中是否處于相變階段。
11、作為本專利技術的一種具體實施方式，還包括氣體管道，用于向壓桿和載物臺吹掃常溫或低溫氣體，以便加速其在相變溫度以上時的降溫速率。
12、作為本專利技術的一種具體實施方式，氣體管道中的氣體為惰性氣體。
13、作為本專利技術的一種具體實施方式，壓桿外壁和載物臺外壁設置有保溫層，且壓桿與壓頭之間直接接觸，載物臺與試樣之間直接接觸。
14、作為本專利技術的一種具體實施方式，還包括控制器，控制器與數據處理器、第一電磁感應加熱器、第二電磁感應加熱器和驅動機構電連接，用于獲取數據處理器的數據并控制第一電磁感應加熱器、第二電磁感應加熱器和驅動機構的運行狀態。
15、作為本專利技術的一種具體實施方式，還包括導熱銅線，導熱銅線的一端與載物臺連接、另一端與壓桿連接，從而在載物臺、壓桿之間形成“導熱橋梁”，縮小兩者的溫差，這有利于提高測試精度，同時，也可以節能、節省實驗時間。
16、一種用于微納米沖擊壓入測試儀的對偶式協同感應溫度控制方法，采用上述用于微納米沖擊壓入測試儀的對偶式協同感應溫度控制裝置來控制微納米沖擊壓入測試儀的溫度，包括如下步驟：
17、s1、先利用第一電磁感應加熱器和第二電磁感應加熱器分別對壓桿和載物臺加熱，使得相變蓄熱材料進入吸熱過程；
18、s2、當第一腔體中的相變蓄熱材料在吸熱過程中通過相變蓄積熱量后停運第一電磁感應加熱器，使得第一腔體中的相變蓄熱材料進入放熱過程；當第二腔體中的相變蓄熱材料在吸熱過程中通過相變蓄積熱量后停運第二電磁感應加熱器，使得第二腔體中的相變蓄熱材料進入放熱過程；
19、s3、當第一腔體中的相變蓄熱材料和第二腔體中的相變蓄熱材料均在放熱過程并處于相變階段時，進行微納米沖擊壓入測試，且當第一腔體中的相變蓄熱材料或第二腔體中的相變蓄熱材料處于放熱過程中并完成相變時，停止進行微納米沖擊壓入測試并返回步驟s1，重復步驟s1-s3，直至試樣完成所有微納米沖擊壓入測試。
20、作為本專利技術的一種具體實施方式，步驟s2中，當試樣、壓頭的溫度變化率分別由正數值轉變為零再轉變為正數值后，停止第二電磁感應加熱器和第一電磁感應加熱器；步驟s3的放熱過程中，當試樣或壓頭的溫度變化率為零時，其對應的相變蓄熱材料處于相變階段，當試樣的溫度變化率或壓頭的溫度變化率由零變為負數時，其對應的相變蓄熱材料完成相變。
21、相對于現有技術，本專利技術技術方案具有如下技術效果：
22、本專利技術的溫度控制裝置將電磁感應加熱與相變蓄熱組合起來，利用電磁感應加熱對相變蓄熱材料進行加熱，使其通過相變蓄積熱量，然后在測試過程中，通過相變放熱來為微納米沖擊壓入測試儀的壓頭、載物臺提供熱量，由于相變過程中溫度不變，因此，其能夠維持測試過程中壓頭、載物臺的溫度穩定在相變溫度點，本專利技術在進行壓入測試時電磁感應加熱設備停止運行，克服了電磁感應產生的磁場對測試儀表的影響，同時，測試過程中，壓頭和試樣的溫度能夠一直維持在相變溫度，穩定性好而且兩者的溫差極小。
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1.一種用于微納米沖擊壓入測試儀的對偶式協同感應溫度控制裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1的一種用于微納米沖擊壓入測試儀的對偶式協同感應溫度控制裝置，其特征在于，還包括氣體管道，用于向壓桿和載物臺吹掃常溫或低溫氣體，以便加速其在相變溫度以上時的降溫速率。
3.根據權利要求2的一種用于微納米沖擊壓入測試儀的對偶式協同感應溫度控制裝置，其特征在于，氣體管道中的氣體為惰性氣體。
4.根據權利要求1的一種用于微納米沖擊壓入測試儀的對偶式協同感應溫度控制裝置，其特征在于，壓桿外壁和載物臺外壁設置有保溫層，且壓桿與壓頭之間直接接觸，載物臺與試樣之間直接接觸。
5.根據權利要求3的一種用于微納米沖擊壓入測試儀的對偶式協同感應溫度控制裝置，其特征在于，還包括控制器，控制器與數據處理器、第一電磁感應加熱器、第二電磁感應加熱器和驅動機構電連接，用于獲取數據處理器的數據并控制第一電磁感應加熱器、第二電磁感應加熱器和驅動機構的運行狀態。
6.根據權利要求1的一種用于微納米沖擊壓入測試儀的對偶式協同感應溫度控制裝置，其特征在于，還包括導
7.一種用于微納米沖擊壓入測試儀的對偶式協同感應溫度控制方法，采用權利要求1-6任一的用于微納米沖擊壓入測試儀的對偶式協同感應溫度控制裝置來控制微納米沖擊壓入測試儀的溫度，包括如下步驟：
8.根據權利要求7的一種用于微納米沖擊壓入測試儀的對偶式協同感應溫度控制方法，其特征在于，步驟S2中，當試樣、壓頭的溫度變化率分別由正數值轉變為零再轉變為正數值后，停止第二電磁感應加熱器和第一電磁感應加熱器；步驟S3的放熱過程中，當試樣或壓頭的溫度變化率為零時，其對應的相變蓄熱材料處于相變階段，當試樣的溫度變化率或壓頭的溫度變化率由零變為負數時，其對應的相變蓄熱材料完成相變。
...【技術特征摘要】
1.一種用于微納米沖擊壓入測試儀的對偶式協同感應溫度控制裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1的一種用于微納米沖擊壓入測試儀的對偶式協同感應溫度控制裝置，其特征在于，還包括氣體管道，用于向壓桿和載物臺吹掃常溫或低溫氣體，以便加速其在相變溫度以上時的降溫速率。
3.根據權利要求2的一種用于微納米沖擊壓入測試儀的對偶式協同感應溫度控制裝置，其特征在于，氣體管道中的氣體為惰性氣體。
4.根據權利要求1的一種用于微納米沖擊壓入測試儀的對偶式協同感應溫度控制裝置，其特征在于，壓桿外壁和載物臺外壁設置有保溫層，且壓桿與壓頭之間直接接觸，載物臺與試樣之間直接接觸。
5.根據權利要求3的一種用于微納米沖擊壓入測試儀的對偶式協同感應溫度控制裝置，其特征在于，還包括控制器，控制器與數據處理器、第一電磁感應加熱器、第二電磁感應加熱器和驅動機構電連接，用于獲取數據處理器的數據并控制第...
【專利技術屬性】
技術研發人員：馬志超，佟帥，沈郭祥，張微，解鴻偲，熊俊名，郭子馨，李沂澄，孫嘉政，趙文洋，寇博藝，楊在正，李傢楷，李超凡，趙宏偉，任露泉，閆楚良，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：發明
國別省市：
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