本发明专利技术提供了一种用于介观尺度拉伸试样力学性能测试的磁控溅射成形装置，其解决了现有用于介观尺度拉伸试样力学性能测试的磁控溅射成形装置尚未公开的技术问题，其设有底板，底板分别开设有凹坑和凹槽，凹坑用于放置拉伸试样；凹槽设置在凹坑的上层，用于安放金属镀膜成形板，金属镀膜成形板开设有若干个第一通孔，第一通孔为圆形孔，第一通孔的孔径为100μm；在底板上可拆卸的安装设有压板，压板开设有第二通孔，第二通孔的大小大于第一通孔的孔径；压板的板身压在金属镀膜成形板上，使金属镀膜成形板压在放置在凹坑内的拉伸试样上；紧贴在拉伸试样的中间测试部上的第一通孔与第二通孔相连通，可广泛应用于材料力学性能测量技术领域。测量技术领域。测量技术领域。
【技术实现步骤摘要】
用于介观尺度拉伸试样力学性能测试的磁控溅射成形装置
[0001]本申请涉及材料力学性能测量
，特别涉及用于介观尺度拉伸试样力学性能测试的磁控溅射成形装置。
技术介绍
[0002]介观尺度下，当金属薄板在厚度方向上的晶粒个数减小至临界值时，例如对于纯铜薄板这一值为～4，金属薄板的塑性变形能力将快速降低，出现尺寸效应这一现象。而通过法向加载的方式，对试样的厚度方向上施加压力，试样在变形过程中除受到试样长度方向的拉应力外，还受到垂直于试样表面的压应力，有助于愈合材料在变形过程中的微裂纹，提高其塑性变形能力，有助于提升塑性微成形工艺的成形能力。但是由于法向加载的压应力与介观尺度尺寸效应的耦合作用，材料的塑性变形行为与应变演化行为发生变化。此时，需要一种有效的应变标识与测量方法来研究材料的应变演化行为。
[0003]由于在介观尺度下，试样尺寸很小，其特征尺寸处微米、亚微米尺度，因此，传统的丝网印刷方式绘制在试样上绘制的网格由于线宽较大，无法准确标识变形后试样的应变分布。而且，法向加载时摩擦条件也是其变形行为的影响因素，需要在试样表面涂抹润滑油来调整其摩擦条件，而丝网印刷用油墨则会与润滑油发生互溶，从而导致印刷网格线条模糊，在试验后无法用于应变标识与测量。
[0004]目前，介观尺度拉伸试样的应变分布测量主要采用激光测量与数字散斑全场应变测量、数字散斑全场应变测量两种方法，由于其各自的限制性，无法准确测量成形极限实验中试样的应变数据，导致成形极限图的准确程度降低，无法有效指导成形工艺的优化。具体如下：/>[0005](1)激光测量与数字散斑全场应变测量方法。激光测量方法的原理是在试样表面进行标记引出形变，利用激光直线传播的特点来获取试样上标记区域的位移变化，而后通过计算确定激光照射处的应变。但是，当试样在透明度较低(例如不透明或半透明)的介质环境下进行拉伸力学测量时，由于激光无法照射在试样上，导致该测量方法就无法进行应变测量。
[0006](2)数字散斑全场应变测量方法。该测量方法为目前较为优秀的应变测量方法，它的原理是通过测量喷漆上散斑点的位移来计算试样变形区各处的应变。该方法可实现测量变形过程中任意时刻的应变测量，且可以形成试样测量区域的应变云图。但是，该方法只适用于被测试样表面与测量镜头之间有着连续的光路，当试样在透明度较低(例如不透明或半透明)的介质环境下或是镜头与试样变形区中光路不连续时，该测量方法就无法完成应变测量的目标。并且，由于介观尺度拉伸试样的厚度较小，试样强度较低，使用喷漆在试样表层喷涂的散斑图层会明显影响试样的力学性能。
[0007]申请人通过潜心研究，通过磁控溅射在被测试样的表面形成阵列排布的微几何图形，并严格控制溅射的微几何图形的厚度，该应变标识最大程度的减小对拉伸试样的力学性能测试的影响。通过磁控溅射形成的微几何图形与金属试样间的结合力为金属键，其强
度远远大于通过现有印刷成形的微几何图形与金属试样的范德华力，其成形的微几何图形的变形与试样的变形一致性较好。且本应变分布测量方法对试样变形条件、变形空间的光路没有特定要求，解决了上述现有介观尺度拉伸试样的应变分布测量的方法的弊端。目前用于介观尺度拉伸试样力学性能测试的磁控溅射成形装置尚未公开。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的是为了解决上述技术的不足，提供一种用于介观尺度拉伸试样力学性能测试的磁控溅射成形装置，通过磁控溅射在被测试样的表面形成的阵列排布的微几何图形。
[0009]为此，本专利技术提供一种用于介观尺度拉伸试样力学性能测试的磁控溅射成形装置，其设有底板、金属镀膜成形板和压板；底板分别开设有相连通的凹坑和凹槽，凹坑用于放置拉伸试样；凹槽设置在凹坑的上层，用于安放金属镀膜成形板，金属镀膜成形板开设有呈阵列分布的第一通孔，第一通孔为圆形孔，第一通孔的孔径为微米级；在底板上可拆卸的安装设有压板，压板开设有第二通孔，第二通孔的大小大于第一通孔的孔径；压板的板身压在金属镀膜成形板上，金属镀膜成形板压在放置在凹坑内的拉伸试样上；紧贴在拉伸试样的中间测试部上的第一通孔与第二通孔相连通。
[0010]优选的，本专利技术还设有试样定位框，试样定位框开设有放置孔，放置孔与拉伸试样的形状、大小相匹配；试样定位框安装在凹坑内。
[0011]优选的，压板和金属镀膜成形板之间还连接设有橡胶层，在橡胶层弹性力的作用下，金属镀膜成形板紧密贴合在拉伸试样上；橡胶层开设有第三通孔，第三通孔的大小大于第一通孔的孔径；第二通孔、第三通孔、第一通孔从上到下相连通设置。
[0012]优选的，第二通孔、第三通孔、放置孔均为圆形孔，且三者同轴设置；放置孔的孔径分别大于第二通孔和第三通孔的孔径，第二通孔、第三通孔的孔径大小相等。
[0013]优选的，第一通孔在金属镀膜成形板呈矩形阵列分布，第一通孔的孔径为100μm，在矩形阵列中，位于行或列的方向上，相邻两个第一通孔的圆心间距为150μm。
[0014]优选的，金属镀膜成形板的厚度不大于0.1mm，且第一通孔的孔壁倒有斜角，斜角的角度为45
°
。
[0015]优选的，第二通孔的上沿倒有圆角。
[0016]优选的，底板外沿部分的各边倒有圆角。
[0017]优选的，底板上连接设有把手。
[0018]优选的，压板通过螺栓可拆卸的安装在底板上。
[0019]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种用于介观尺度拉伸试样力学性能测试的磁控溅射成形装置，其设有底板、金属镀膜成形板和压板，金属镀膜成形板开设呈阵列分布的微米级第一通孔，用压板将金属镀膜成形板安装在底板上，使用时，拉伸试样安装在金属镀膜成形板、底板之间，金属镀膜成形板紧贴在拉伸试样上，将安装有拉伸试样的磁控溅射成形装置放入磁控溅射设备，在位于第一通孔的底部的拉伸试样的中间测试部的表面磁控溅射金属镀膜。在拉伸试样的中间测试部的表面通过磁控溅射成形出呈阵列分布的微米级金属镀膜，金属镀膜轮廓清晰，通过严格控制溅射的金属镀膜的厚度，该应变标识最大程度的减小对拉伸试样的力学性能测试的影响。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为装配有拉伸试样(哑铃形试样)的本专利技术的结构示意图；
[0022]图2为拉伸试样的结构示意图(哑铃形试样)；
[0023]图3为图1所示的断面图的结构示意图；
[0024]图4为图3所示的A部局部放大图的结构示意图；
[0025]图5为图1所示的爆炸图的结构示意图；
[0026]图6为装配有拉伸试样(圆形试样)的本专利技术的结构示意图；
[0027]图7为拉伸试样的结构示意图(圆形试样)；
[0028]图8为图6所示的断面图的结构示本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.用于介观尺度拉伸试样力学性能测试的磁控溅射成形装置，其特征在于，其设有底板(1)、金属镀膜成形板(2)和压板(3)；所述底板(1)分别开设有相连通的凹坑(14)和凹槽(15)，所述凹坑(14)用于放置拉伸试样(4)；所述凹槽(15)设置在所述凹坑(14)的上层，用于安放所述金属镀膜成形板(2)，所述金属镀膜成形板(2)开设有呈阵列分布的第一通孔(21)，所述第一通孔(21)为圆形孔，所述第一通孔(21)的孔径为微米级；在所述底板(1)上可拆卸的安装设有所述压板(3)，所述压板(3)开设有第二通孔(31)，所述第二通孔(31)的大小大于所述第一通孔(21)的孔径；所述压板(3)的板身压在所述金属镀膜成形板(2)上，所述金属镀膜成形板(2)压在放置在凹坑(14)内的所述拉伸试样(4)上；紧贴在所述拉伸试样(4)的中间测试部(41)上的所述第一通孔(21)与所述第二通孔(31)相连通。2.根据权利要求1所述的用于介观尺度拉伸试样力学性能测试的磁控溅射成形装置，其特征在于，其还设有试样定位框(5)，所述试样定位框(5)开设有放置孔(51)，所述放置孔(51)与所述拉伸试样(4)的形状、大小相匹配；所述试样定位框(5)安装在所述凹坑(14)内。3.根据权利要求2所述的用于介观尺度拉伸试样力学性能测试的磁控溅射成形装置，其特征在于，所述压板(3)和所述金属镀膜成形板(2)之间还连接设有橡胶层(6)，在所述橡胶层(6)弹性力的作用下，所述金属镀膜成形板(2)紧密贴合在所述拉伸试样(4)上；所述橡胶层(6)开设有第三通孔(61)，所述第三通孔(61)的大小大于所述第一通孔(21)的孔径；所述第二通孔(31)、所述第三通孔(61)、所述第一通...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱强，张鹏，王瀚，陈刚，王传杰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：
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