【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微纳米冲击压入测试设备，也涉及温度控制，具体为一种用于微纳米冲击压入测试仪的对偶式协同感应温度控制装置。
技术介绍
1、微纳米压痕测试是一种传统的材料微观力学性能测试方法，其测试装置通常包括承载试样的载物台、沿试样法向布置的压杆、驱动压杆沿试样法向移动的驱动机构以及检测单元，试样通过夹具固定在载物台上，压杆朝向试样的一端设置压头，驱动机构驱动压杆移动，从而使得压头压入试样，检测单元用于检测压入过程中的压力以及位移等，通过记录压入过程中的载荷-位移数据来获得断裂韧性、材料硬度、弹性模量等力学性能参数，为了使得测试更加准确，一般对同一试样需要进行多点测试，以最后的平均值作为测试结果，多点测试过程中仅需改变压头与试样的相对位置，比如试样沿垂直于压杆中心线的方向移动一定距离，操作比较简单，但需要维持测试工况的一致性，即在相同条件下进行测试，然而，该装置仅能在常温下准静态压入试样，测试过程中试样的应变率较低，因而无法对在冲击和高温环境的耦合作用下的材料微观力学性能进行测试。对此，技术人员对微纳米压痕测试装置进行了诸多改进，以便能够模拟冲击和高温环境，比如公开号为cn 118111838 a的中国专利技术就公开了一种原位微纳米冲击压入测试装置，其利用压电叠堆与柔性铰链组合作为驱动机构，配合薄的试样，可以模拟高应变率的冲击过程，其采用电磁感应加热技术对压头和试样进行加热，通过散热铜线将试样与压头连接起来，以平衡两者之间的温差。此测试装置中采用的电磁感应加热技术具有无接触加热的功能，而且能量利用率高，但其会在周围产生交变磁场，这会
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种用于微纳米冲击压入测试仪的对偶式协同感应温度控制装置，其对cn 118111838 a的温度控制装置进行了改进，采用电磁感应加热与相变蓄热组合的加热方式来控制温度，以相变蓄热材料的相变温度为目标控制温度，利用电磁感应器加热相变蓄热材料使其相变蓄热，测试时电磁感应器停止运行，不再产生干扰精密仪器运行的磁场，利用相变蓄热材料的相变放热来维持测试过程中压头和试样的温度恒定。
2、为实现上述技术目的，本专利技术采用的如下技术方案：
3、一种用于微纳米冲击压入测试仪的对偶式协同感应温度控制装置，包括：
4、内置于压杆内的第一腔体；
5、内置于载物台内的第二腔体，其中，第一腔体和第二腔体中放置相变蓄热材料，相变蓄热材料的相变温度为固定于载物台上的试样进行测试的目标温度；
6、对压杆进行非接触式加热的第一电磁感应加热器；
7、对载物台进行非接触式加热的第二电磁感应加热器；
8、温度检测机构，用于分别检测试样和压头的温度，压头固定于压杆正对试样的一端；
9、数据采集器，用于采集并记录温度检测机构、第一电磁感应加热器和第二电磁感应加热器的数据；
10、数据处理器，用于分析数据采集器采集的数据并判定相变蓄热材料在吸热过程中是否通过相变蓄积了热量以及在放热过程中是否处于相变阶段。
11、作为本专利技术的一种具体实施方式，还包括气体管道，用于向压杆和载物台吹扫常温或低温气体，以便加速其在相变温度以上时的降温速率。
12、作为本专利技术的一种具体实施方式，气体管道中的气体为惰性气体。
13、作为本专利技术的一种具体实施方式，压杆外壁和载物台外壁设置有保温层，且压杆与压头之间直接接触，载物台与试样之间直接接触。
14、作为本专利技术的一种具体实施方式，还包括控制器，控制器与数据处理器、第一电磁感应加热器、第二电磁感应加热器和驱动机构电连接，用于获取数据处理器的数据并控制第一电磁感应加热器、第二电磁感应加热器和驱动机构的运行状态。
15、作为本专利技术的一种具体实施方式，还包括导热铜线，导热铜线的一端与载物台连接、另一端与压杆连接，从而在载物台、压杆之间形成“导热桥梁”，缩小两者的温差，这有利于提高测试精度，同时，也可以节能、节省实验时间。
16、一种用于微纳米冲击压入测试仪的对偶式协同感应温度控制方法，采用上述用于微纳米冲击压入测试仪的对偶式协同感应温度控制装置来控制微纳米冲击压入测试仪的温度，包括如下步骤：
17、s1、先利用第一电磁感应加热器和第二电磁感应加热器分别对压杆和载物台加热，使得相变蓄热材料进入吸热过程；
18、s2、当第一腔体中的相变蓄热材料在吸热过程中通过相变蓄积热量后停运第一电磁感应加热器，使得第一腔体中的相变蓄热材料进入放热过程；当第二腔体中的相变蓄热材料在吸热过程中通过相变蓄积热量后停运第二电磁感应加热器，使得第二腔体中的相变蓄热材料进入放热过程；
19、s3、当第一腔体中的相变蓄热材料和第二腔体中的相变蓄热材料均在放热过程并处于相变阶段时，进行微纳米冲击压入测试，且当第一腔体中的相变蓄热材料或第二腔体中的相变蓄热材料处于放热过程中并完成相变时，停止进行微纳米冲击压入测试并返回步骤s1，重复步骤s1-s3，直至试样完成所有微纳米冲击压入测试。
20、作为本专利技术的一种具体实施方式，步骤s2中，当试样、压头的温度变化率分别由正数值转变为零再转变为正数值后，停止第二电磁感应加热器和第一电磁感应加热器；步骤s3的放热过程中，当试样或压头的温度变化率为零时，其对应的相变蓄热材料处于相变阶段，当试样的温度变化率或压头的温度变化率由零变为负数时，其对应的相变蓄热材料完成相变。
21、相对于现有技术，本专利技术技术方案具有如下技术效果：
22、本专利技术的温度控制装置将电磁感应加热与相变蓄热组合起来，利用电磁感应加热对相变蓄热材料进行加热，使其通过相变蓄积热量，然后在测试过程中，通过相变放热来为微纳米冲击压入测试仪的压头、载物台提供热量，由于相变过程中温度不变，因此，其能够维持测试过程中压头、载物台的温度稳定在相变温度点，本专利技术在进行压入测试时电磁感应加热设备停止运行，克服了电磁感应产生的磁场对测试仪表的影响，同时，测试过程中，压头和试样的温度能够一直维持在相变温度，稳定性好而且两者的温差极小。
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1.一种用于微纳米冲击压入测试仪的对偶式协同感应温度控制装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1的一种用于微纳米冲击压入测试仪的对偶式协同感应温度控制装置，其特征在于，还包括气体管道，用于向压杆和载物台吹扫常温或低温气体，以便加速其在相变温度以上时的降温速率。
3.根据权利要求2的一种用于微纳米冲击压入测试仪的对偶式协同感应温度控制装置，其特征在于，气体管道中的气体为惰性气体。
4.根据权利要求1的一种用于微纳米冲击压入测试仪的对偶式协同感应温度控制装置，其特征在于，压杆外壁和载物台外壁设置有保温层，且压杆与压头之间直接接触，载物台与试样之间直接接触。
5.根据权利要求3的一种用于微纳米冲击压入测试仪的对偶式协同感应温度控制装置，其特征在于，还包括控制器，控制器与数据处理器、第一电磁感应加热器、第二电磁感应加热器和驱动机构电连接，用于获取数据处理器的数据并控制第一电磁感应加热器、第二电磁感应加热器和驱动机构的运行状态。
6.根据权利要求1的一种用于微纳米冲击压入测试仪的对偶式协同感应温度控制装置，其特征在于，还包括导
7.一种用于微纳米冲击压入测试仪的对偶式协同感应温度控制方法，采用权利要求1-6任一的用于微纳米冲击压入测试仪的对偶式协同感应温度控制装置来控制微纳米冲击压入测试仪的温度，包括如下步骤：
8.根据权利要求7的一种用于微纳米冲击压入测试仪的对偶式协同感应温度控制方法，其特征在于，步骤S2中，当试样、压头的温度变化率分别由正数值转变为零再转变为正数值后，停止第二电磁感应加热器和第一电磁感应加热器；步骤S3的放热过程中，当试样或压头的温度变化率为零时，其对应的相变蓄热材料处于相变阶段，当试样的温度变化率或压头的温度变化率由零变为负数时，其对应的相变蓄热材料完成相变。
...【技术特征摘要】
1.一种用于微纳米冲击压入测试仪的对偶式协同感应温度控制装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1的一种用于微纳米冲击压入测试仪的对偶式协同感应温度控制装置，其特征在于，还包括气体管道，用于向压杆和载物台吹扫常温或低温气体，以便加速其在相变温度以上时的降温速率。
3.根据权利要求2的一种用于微纳米冲击压入测试仪的对偶式协同感应温度控制装置，其特征在于，气体管道中的气体为惰性气体。
4.根据权利要求1的一种用于微纳米冲击压入测试仪的对偶式协同感应温度控制装置，其特征在于，压杆外壁和载物台外壁设置有保温层，且压杆与压头之间直接接触，载物台与试样之间直接接触。
5.根据权利要求3的一种用于微纳米冲击压入测试仪的对偶式协同感应温度控制装置，其特征在于，还包括控制器，控制器与数据处理器、第一电磁感应加热器、第二电磁感应加热器和驱动机构电连接，用于获取数据处理器的数据并控制第...
【专利技术属性】
技术研发人员：马志超，佟帅，沈郭祥，张微，解鸿偲，熊俊名，郭子馨，李沂澄，孙嘉政，赵文洋，寇博艺，杨在正，李傢楷，李超凡，赵宏伟，任露泉，闫楚良，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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