高温微纳米压痕测试装置的设计研制与试验

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1、分类号：TH879单位代码：10183研究生学号：2015412094密级：公开高温微纳米压痕测试吉林大学装置的设硕士学位论文计研制与（学术学位）试验高温微纳米压痕测试装置的设计研制与试验DevelopmentandExperimentsofMicro/Nano-indentationTestingDeviceforHighTemperature于作者姓名：于淼淼专业：机械设计及理论研究方向：材料力学性能测试技术与装备吉林指导教师：任露泉教授大学培养单位：机械科学与工程学院2018年6月———————————————————————————高温微纳米压痕测试装置的设计

2、研制与试验———————————————————————————DevelopmentandExperimentsofMicro/Nano-indentationTestingDeviceforHighTemperature作者姓名：于淼专业名称：机械设计及理论指导教师：任露泉教授类别：工学硕士答辩日期：2018年6月2日本文工作得到下列项目资助1.国家重大科学仪器设备开发专项“材料力学性能原位测试仪器与软件系统的研制开发”（2012YQ03007501），2012.10-2016.102.国家自然科学基金项目“接近服役条件下材料微观力学性能原位测试新技术的研究”（5

3、1275198），2013.1-2016.123.国家自然科学基金优秀青年科学基金“材料微观力学性能原位测试技术与应用”（51422503），2015.1-2017.12未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个

4、人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：于淼日期：2018年6月2日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：硕士

5、□博士学科专业：机械设计及理论论文题目：高温微纳米压痕测试装置的设计研制与试验作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：吉林大学机械科学与工程学院（130025）作者联系电话：18204319230摘要高温微纳米压痕测试装置的设计研制与试验众所周知，大部分材料是在复杂环境下服役的，甚至有些材料是在极端环境下服役。然而，现阶段人们对复杂环境下材料力学性能演化机理的研究还不够深入，尤其对于在高温环境下服役的材料，其力学性能演化机理还不够清晰，从而影响了材料的高温力学性能评估。微纳米压痕测试技术因其具备测试过程简单、测试精度高、被测样品的制备流程及固定方式不繁琐等

6、优点，已经成为时下最受欢迎的材料力学性能测试技术之一。近些年来，越来越多的学者开始利用常温微纳米压痕测试装置完成各类材料的力学性能测试工作，可是，对于高温合金、难熔金属及碳/碳复合材料等在高温环境下服役的材料而言，常温下测得此类材料的力学性能参数无法表征其真实服役条件下的性能。因此，开展高温微纳米压痕测试装置的设计研制以及相关试验研究十分重要。论文总结并分析了常温及高温微纳米压痕测试技术的国内外研究现状，阐述了微纳米压痕测试技术的特点及数据分析方法，并详述了常温及高温微纳米压痕测试的多项关键技术。基于上述工作，论文设计了一种集精密驱动、精密检测、精密换点、温度控制、信

7、号处理等技术为一体的高温微纳米压痕测试装置，建立了测试装置主体的三维模型，并对柔性铰链和测试装置的主体部分进行了有限元分析，验证了本装置设计的合理性。在此基础上，论文完成了高温微纳米压痕测试装置的整机集成工作，开展了力和位移传感器标定工作，并对温度控制模块和常温压痕测试模块的性能进行了测试。测试结果显示：温度控制模块可以为压头和被测样品提供一个稳定的恒温环境，而且本文设计的水冷循环单元可以保障传感器、电机以及轴承等元器件处于合理的工作温度范围内，不至于温度过高而损坏；精密驱动组件的响应足够快，压头可以按照设定的压痕加载模式和加载历程压入和压出被测样品