本发明专利技术公开了一种陶瓷基小复合材料垂直冷镶嵌装置和镶嵌方法，包括基座、垂直立柱、镶嵌模具、水平固定装置、垂直移动装置、垂直固定装置和裁剪装置；镶嵌模具为下端封闭的圆桶状结构，水平固定装置包括横梁和夹头，垂直移动装置包括夹板、固定框、滑块和旋进螺杆，固定框为一中部具有观测装夹槽的口形框，设置有横向螺纹孔，滑块有两个，固定框的上侧边框中心和下侧边框中心各对称地设置有一竖向通孔，陶瓷基小复合材料制作的测试试样能竖向穿过两个竖向通孔和观测装夹槽，裁剪装置包括活动推拉杆、垂直螺杆以及垂直剪刀，本发明专利技术可以将测试试样固定牢靠的同时，使测试试样保持竖直，解决了陶瓷基小复合材料在冷镶嵌时的垂直固定问题。
A vertical cold inlay device and inlay method for ceramic matrix small composite materials
【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷基小复合材料垂直冷镶嵌装置及镶嵌方法
本专利技术属于材料性能检测的
，具体的说，涉及一种陶瓷基小复合材料垂直冷镶嵌装置及镶嵌方法。
技术介绍
连续纤维增强陶瓷基复合材料因其比强度高、比模量高、密度低，以及良好的耐高温性能，已在航空航天领域显示出优越性。作为单向连续纤维增强陶瓷基复合材料的一种，由于其结构形式简单，尺寸小，常被用于研究单向连续纤维增强陶瓷基复合材料的微观结构。在对陶瓷基小复合材料横截面晶体结构、微观形貌与元素分布进行观测时，需要将材料横截面抛磨平整。然而，由于其径向尺寸小，难以手持进行抛磨，因此需要对其进行镶嵌处理。样品镶嵌的常用方法有机械镶嵌法及树脂镶嵌法。而树脂镶嵌法又可以分为热压镶嵌法和冷镶嵌法,其中冷镶嵌法较适用于不允许加热的样品、较软或熔点低的金属,形状复杂的样品、多孔体样品等。由于机械镶嵌法不适用于形状不规则的试样，热压镶嵌法会对材料造成损伤，因此常选用冷镶嵌法对陶瓷基小复合材料进行镶嵌。由于陶瓷基小复合材料观察面较小且形状不规则，样品很难垂直竖立在镶样模具的底面，这将使镶嵌样品的质量达不到预期的要求，从而对材料横截面的微观形貌和晶体结构观测造成影响，无法准确获取材料内部的纤维直径、界面厚度、晶体结构取向等。针对这种情况，可以采用双面胶、固体胶将样品粘结于模具底面，但是由于陶瓷基小复合材料横截面积小，轴向尺寸长，属于细长杆状结构，很难保证样品垂直固定于磨具底面，另一方面，双面胶、固体胶可能会残留在样品表面，影响后续磨制、抛光工序的质量，降低金相制样的效率。技术专利201320140270.3中公开了“一种金相试样镶嵌盒”,该专利在镶嵌盒底盖底壁设有试样坑，使用时将试样直接放到试样坑。采用这样的设计，试样的固定会受到试样坑位置的严格限制，无法自由改变试样在镶样模具中的相对位置。技术专利201420502419.2中公开了一种“薄片金相镶嵌试样夹具”，该夹具只能用于镶嵌薄片结构的样品且薄片样品位置不可调整。专利技术专利CN105067416A中公开了一种“一种可调样品镶嵌位置及角度的金相冷镶装置”，该装置可以对形状不规则的微小试样进行镶嵌位置和角度的调节，但由于其是将夹持装置和试样一起镶嵌，待树脂凝固后拔出试样时会对材料造成损伤，从而影响后续的微观结构观测，因此该装置不适用于陶瓷基小复合材料的垂直镶嵌固定。
技术实现思路
针对
技术介绍
中提到的问题，本专利技术提出了一种适用于陶瓷基小复合材料的无损垂直冷镶嵌装置及镶嵌方法。为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：一种陶瓷基小复合材料垂直冷镶嵌装置，其中：包括基座、垂直立柱、镶嵌模具、水平固定装置、垂直移动装置、垂直固定装置和裁剪装置；其中，垂直立柱竖直设置，垂直立柱下端固定在基座上，镶嵌模具可拆卸地固定安装在基座上表面，镶嵌模具为下端封闭的圆桶状结构，水平固定装置包括横梁和夹头，横梁一端与垂直立柱上部固定连接，另一端与夹头固定连接，紧固旋钮安装在夹头上用于调节夹头的松紧，垂直移动装置包括夹板、固定框、滑块和旋进螺杆，夹板上端能从下向上伸入至夹头中，当紧固旋钮旋紧时，夹头能夹紧固定夹板，固定框固定安装在夹板中部，固定框为一中部具有观测装夹槽的口形框，固定框的左侧边框和右侧边框各对称地设置有一横向螺纹孔，滑块有两个，一左一右设置在观测装夹槽内，滑块能在观测装夹槽内左右滑动，两个旋进螺杆分别穿过对应的横向螺纹孔，与对应的滑块轴向固定、周向可转动连接，旋进螺杆通过在横向螺纹孔旋动，实现两个滑块之间相互靠近和远离，固定框的上侧边框中心和下侧边框中心各对称地设置有一竖向通孔，陶瓷基小复合材料制作的测试试样能竖向穿过两个竖向通孔和观测装夹槽，且测试试样位于两个滑块之间，垂直固定装置包括水平螺纹杆、固定块和伸缩管，水平螺纹杆固定在夹板下部，水平螺纹杆横向穿过夹板下部和固定块后，旋入伸缩管与伸缩管固定连接，伸缩管竖向设置，具有上下贯穿的伸缩管孔，水平螺纹杆能通过旋动移出伸缩管，使伸缩管能在外力的作用下伸长或缩短，同时使伸缩管孔下端直径变小或变大，测试试样从伸缩管孔穿过，伸缩管孔下端直径变小时，能夹紧测试试样，伸缩管孔下端直径变大时，能放松测试试样，使测试试样可以上下移动，伸缩管孔、竖向通孔以及镶嵌模具垂直对中，裁剪装置包括活动推拉杆、垂直螺杆以及垂直剪刀，活动推拉杆水平设置，活动推拉杆横穿夹板底部，并能相对夹板水平滑移，垂直螺杆竖直地穿过活动推拉杆的一端，垂直螺杆能通过相对于活动推拉杆上下移动或与活动推拉杆固定，垂直螺杆下端与垂直剪刀的一个刀柄连接，垂直剪刀包括刀柄和刀刃，刀柄用于控制刀刃的开合，刀刃能伸入镶嵌模具中并在镶嵌模具中开合。为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：上述的两个滑块相对的一面均设有相适配的扇形凹槽，扇形凹槽从滑块上端延伸至滑块下端，两个滑块对接在一起时，两个扇形凹槽组成一个上下贯通的圆孔，该圆孔与伸缩管孔垂直对中，且该圆孔能夹紧测试试样。上述的垂直剪刀的刀刃长度小于镶嵌模具半径。上述的镶嵌模具圆柱体状软体硅胶模具。上述的固定框前侧面和后侧面均设置有矩形挡板，或者，固定框前侧面设置有矩形挡板，后侧面为封闭面，矩形挡板和封闭面用于阻挡固定块前后晃动。上述的伸缩管具有若干个相互嵌套、可竖向滑动的套管组成，每个套管上均设置有套管孔，这些套管缩在一起时，套管孔相互对齐，水平螺纹杆同时穿过所有套管孔，将套管固定，此时，伸缩管为收缩状态；水平螺纹杆退出套管孔时，相应的套管在自重状态下能向下滑移，并在外力作用下继续下移，直至其上端与外侧的套管的下端抵触。上述的伸缩管最内一个套管为口径可调套管，口径可调套管采用可收缩材料制作，口径可调套管中部的外径与外侧一个套管下端内径相等，当口径可调套管在外力作用下向下完全伸出时，其外侧一个套管下端向内挤压口径可调套管的外表面，使口径可调套管的下端口径缩小。一种陶瓷基小复合材料垂直冷镶嵌方法：包括以下步骤：步骤一、根据测试试样镶嵌所需的长度，在测试试样上沿平行于横截面方向做好标记线；步骤二、将测试试样从固定框上端竖向通孔竖直放入，从伸缩管的伸缩管孔下端伸出；步骤三、旋转水平螺纹杆，使伸缩管可以伸长，用手向下牵拉伸缩管，使口径可调套管伸长，直至测试试样被伸缩管孔下端卡紧，观察卡紧位置是否在测试试样标记线上方，若是，进行步骤四，若不是，用手向上推动伸缩管，使伸缩管缩回，倒转水平螺纹杆固定住伸缩管，上下调整测试试样位置，然后再旋转水平螺纹杆，用手向下牵拉伸缩管，使伸缩管伸长，直至测试试样被伸缩管最下方卡紧在标记线上方；步骤四、同步旋转固定框两端旋进螺杆，推动滑块至固定框中心位置，两个扇形凹槽组成的圆孔与竖向通孔竖向对中，同时使测试试样夹紧在两个扇形凹槽内；步骤五、将镶嵌模具调整到合适位置，镶嵌模具与伸缩管孔垂直对中，手持夹板，松动紧固旋钮，向下移动夹板，使测试试样下端进入镶嵌模具中，并与镶嵌模具底面接触，拧紧紧固旋钮，向镶嵌模具中缓慢注入调配好的金相液直至刚好淹没测试试样标记线；步骤六本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种陶瓷基小复合材料垂直冷镶嵌装置，其特征是：包括基座(1)、垂直立柱(2)、镶嵌模具(3)、水平固定装置(4)、垂直移动装置(5)、垂直固定装置(6)和裁剪装置(7)；其中，垂直立柱(2)竖直设置，垂直立柱(2)下端固定在基座(1)上，镶嵌模具(3)可拆卸地固定安装在基座(1)上表面，镶嵌模具(3)为下端封闭的圆桶状结构，水平固定装置(4)包括横梁(41)和夹头(42)，所述的横梁(41)一端与垂直立柱(2)上部固定连接，另一端与夹头(42)固定连接，紧固旋钮(422)安装在夹头(42)上用于调节夹头(42)的松紧，所述的垂直移动装置(5)包括夹板(51)、固定框(52)、滑块(53)和旋进螺杆(54)，所述的夹板(51)上端能从下向上伸入至夹头(42)中，当紧固旋钮(422)旋紧时，夹头(42)能夹紧固定夹板(51)，固定框(52)固定安装在夹板(51)中部，固定框(52)为一中部具有观测装夹槽(521)的口形框，所述的固定框(52)的左侧边框(522)和右侧边框(523)各对称地设置有一横向螺纹孔(524)，所述的滑块(53)有两个，一左一右设置在观测装夹槽(521)内，滑块(53)能在观测装夹槽(521)内左右滑动，两个旋进螺杆(54)分别穿过对应的横向螺纹孔(524)，与对应的滑块(53)轴向固定、周向可转动连接，所述的旋进螺杆(54)通过在横向螺纹孔(524)旋动，实现两个滑块(53)之间相互靠近和远离，固定框(52)的上侧边框(525)中心和下侧边框(526)中心各对称地设置有一竖向通孔(527)，陶瓷基小复合材料制作的测试试样(8)能竖向穿过两个竖向通孔(527)和观测装夹槽(521)，且测试试样(8)位于两个滑块(53)之间，所述的垂直固定装置(6)包括水平螺纹杆(61)、固定块(62)和伸缩管(63)，所述的水平螺纹杆(61)固定在夹板(51)下部，水平螺纹杆(61)横向穿过夹板(51)下部和固定块(62)后，旋入伸缩管(63)与伸缩管(63)固定连接，所述的伸缩管(63)竖向设置，具有上下贯穿的伸缩管孔，所述的水平螺纹杆(61)能通过旋动移出伸缩管(63)，使伸缩管(63)能在外力的作用下伸长或缩短，同时使伸缩管孔下端直径变小或变大，所述的测试试样(8)从伸缩管孔穿过，伸缩管孔下端直径变小时，能夹紧测试试样(8)，伸缩管孔下端直径变大时，能放松测试试样(8)，使测试试样(8)可以上下移动，所述的伸缩管孔、竖向通孔(527)以及镶嵌模具(3)垂直对中，所述的裁剪装置(7)包括活动推拉杆(71)、垂直螺杆(72)以及垂直剪刀(73)，活动推拉杆(71)水平设置，活动推拉杆(71)横穿夹板(51)底部，并能相对夹板(51)水平滑移，垂直螺杆(72)竖直地穿过活动推拉杆(71)的一端，垂直螺杆(72)能通过相对于活动推拉杆(71)上下移动或与活动推拉杆(71)固定，垂直螺杆(72)下端与垂直剪刀(73)的一个刀柄(731)连接，所述的垂直剪刀(73)包括刀柄(731)和刀刃(732)，所述的刀柄(731)用于控制刀刃(732)的开合，所述的刀刃(732)能伸入镶嵌模具(3)中并在镶嵌模具(3)中开合。/n...
【技术特征摘要】
1.一种陶瓷基小复合材料垂直冷镶嵌装置，其特征是：包括基座(1)、垂直立柱(2)、镶嵌模具(3)、水平固定装置(4)、垂直移动装置(5)、垂直固定装置(6)和裁剪装置(7)；其中，垂直立柱(2)竖直设置，垂直立柱(2)下端固定在基座(1)上，镶嵌模具(3)可拆卸地固定安装在基座(1)上表面，镶嵌模具(3)为下端封闭的圆桶状结构，水平固定装置(4)包括横梁(41)和夹头(42)，所述的横梁(41)一端与垂直立柱(2)上部固定连接，另一端与夹头(42)固定连接，紧固旋钮(422)安装在夹头(42)上用于调节夹头(42)的松紧，所述的垂直移动装置(5)包括夹板(51)、固定框(52)、滑块(53)和旋进螺杆(54)，所述的夹板(51)上端能从下向上伸入至夹头(42)中，当紧固旋钮(422)旋紧时，夹头(42)能夹紧固定夹板(51)，固定框(52)固定安装在夹板(51)中部，固定框(52)为一中部具有观测装夹槽(521)的口形框，所述的固定框(52)的左侧边框(522)和右侧边框(523)各对称地设置有一横向螺纹孔(524)，所述的滑块(53)有两个，一左一右设置在观测装夹槽(521)内，滑块(53)能在观测装夹槽(521)内左右滑动，两个旋进螺杆(54)分别穿过对应的横向螺纹孔(524)，与对应的滑块(53)轴向固定、周向可转动连接，所述的旋进螺杆(54)通过在横向螺纹孔(524)旋动，实现两个滑块(53)之间相互靠近和远离，固定框(52)的上侧边框(525)中心和下侧边框(526)中心各对称地设置有一竖向通孔(527)，陶瓷基小复合材料制作的测试试样(8)能竖向穿过两个竖向通孔(527)和观测装夹槽(521)，且测试试样(8)位于两个滑块(53)之间，所述的垂直固定装置(6)包括水平螺纹杆(61)、固定块(62)和伸缩管(63)，所述的水平螺纹杆(61)固定在夹板(51)下部，水平螺纹杆(61)横向穿过夹板(51)下部和固定块(62)后，旋入伸缩管(63)与伸缩管(63)固定连接，所述的伸缩管(63)竖向设置，具有上下贯穿的伸缩管孔，所述的水平螺纹杆(61)能通过旋动移出伸缩管(63)，使伸缩管(63)能在外力的作用下伸长或缩短，同时使伸缩管孔下端直径变小或变大，所述的测试试样(8)从伸缩管孔穿过，伸缩管孔下端直径变小时，能夹紧测试试样(8)，伸缩管孔下端直径变大时，能放松测试试样(8)，使测试试样(8)可以上下移动，所述的伸缩管孔、竖向通孔(527)以及镶嵌模具(3)垂直对中，所述的裁剪装置(7)包括活动推拉杆(71)、垂直螺杆(72)以及垂直剪刀(73)，活动推拉杆(71)水平设置，活动推拉杆(71)横穿夹板(51)底部，并能相对夹板(51)水平滑移，垂直螺杆(72)竖直地穿过活动推拉杆(71)的一端，垂直螺杆(72)能通过相对于活动推拉杆(71)上下移动或与活动推拉杆(71)固定，垂直螺杆(72)下端与垂直剪刀(73)的一个刀柄(731)连接，所述的垂直剪刀(73)包括刀柄(731)和刀刃(732)，所述的刀柄(731)用于控制刀刃(732)的开合，所述的刀刃(732)能伸入镶嵌模具(3)中并在镶嵌模具(3)中开合。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷基小复合材料垂直冷镶嵌装置，其特征是：两个滑块(53)相对的一面均设有相适配的扇形凹槽(531)，所述的扇形凹槽(531)从滑块(53)上端延伸至滑块(53)下端，两个滑块(53)对接在一起时，两个扇形凹槽(531)组成一个上下贯通的圆孔，该圆孔与伸缩管孔垂直对中，且该圆孔能夹紧测试试样(8)。
3.根据权利要求2所述的一种陶瓷基小复合材料垂直冷镶嵌装置，其特征是：所述的垂直剪刀(73)的刀刃(732)长度小于镶嵌模具(3)半径。
4.根据权利要求3所述的一种陶瓷基小复合...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙志刚，陈西辉，丁俊杰，宋迎东，牛序铭，陈壮壮，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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