CN205861452U - 纳米压入仪用冷却平台 - Google Patents
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Abstract
纳米压入仪用冷却平台,包括底座,底座前端开口,升降台嵌入底座内,升降台的前端面与底座通过拐角结构配合;散热铜排嵌入升降台中,制冷片发热端与散热铜排接触,制冷片的制冷端与热电偶接触,热电偶与载物台接触,隔热螺栓将载物台、热电偶、制冷片及散热铜排固定在升降台上。本实用新型提出了一种能稳定控制低温且可调节高度的冷却平台。制冷片具有通电后在两级产生温差的特性,其中发热端的热量由散热铜排中的冷媒带走,制冷端将低温传递到实验样品上,当制冷片工作一段时间,两端的温度差趋于稳定,从而使得实验试样处于稳定的低温环境中。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种试验装置,特别涉及纳米压入仪用冷却平台。
背景技术
纳米压入测量是近几年兴起的一种新技术,广泛应用于许多科学领域。它由连续记录压入的载荷和深度来测定硬度和弹性模量等相关参数。这种技术可从载荷和深度测量中间接换算出接触面积,避免寻找压痕位置和测量参与压痕面积的繁琐劳动,显著减小测量误差。与传统的材料试验机相比,该技术不需要破坏材料,同时测量的精度也提高了,测量的范围更加广泛。随着纳米材料的制备和加工技术的发展,越来越多材料的研究尺寸进入微纳米尺度。目前在各种领域使用的冷却平台很多,但是一直没有一种温度控制精确而且稳定的纳米压入仪用制冷平台,在低温下来研究材料的性能。主要原因在于温度的稳定性控制不好,以及在低温环境下要克服表面的霜冻对实验造成的影响。
为了研究低温对材料力学性能的影响,通过将试样置于低温下再借助纳米压入仪来研究试样的力学性能,并且只能适用于较小尺寸试样的问题。同时由于此装置要配置在已有的商用纳米压入仪中,而温度变化导致的热漂移会影响纳米压入仪测量结果的准确性。例如一般的金属材料的热膨胀系数是10-6/°C-10-5/°C,假设压头和压杆的总长是10-1m,温度波动0.1°C引起的长度的变化约10nm。因此我们可以估算出常规压入时间下,温度引起的热漂移的数量级(伸缩量)在几十个纳米,当我们压入深度在几百纳米时,伸缩量/压入深度为1%,基本满足测试要求。因此对于此装置的温度稳定性要求非常高。
发明内容
为解决现有技术的不足,提供一种纳米压入仪用冷却平台,这种冷却平台结构合理,能有效控制试样的温度。
为实现上述目的,本实用新型采用以下技术方案:
纳米压入仪用冷却平台,包括底座,底座前端开口,升降台嵌入底座内,升降台的前端面与底座通过拐角结构配合;散热铜排嵌入升降台中,制冷片发热端与散热铜排接触,制冷片的制冷端与热电偶接触,热电偶与载物台接触,隔热螺栓将载物台、热电偶、制冷片及散热铜排固定在升降台上。
上述的纳米压入仪用冷却平台,在底座上开设有U形槽,制冷片及热电偶的连接线置于U型线槽中。
上述的纳米压入仪用冷却平台,在底座侧壁开设腰型孔,在升降台上设有螺纹孔,调节螺栓通过腰型孔与升降台的螺纹孔配合。
本实用新型提出了一种能稳定控制低温且可调节高度的冷却平台。制冷片具有通电后在两级产生温差的特性,其中发热端的热量由散热铜排中的冷媒带走,制冷端将低温传递到实验样品上,当制冷片工作一段时间,两端的温度差趋于稳定,从而使得实验试样处于稳定的低温环境中。
本装置已做过大量实验,在10分钟内可以保证温度波动在0.1°C以内,满足实验要求,而常规压入时间为2分钟。本实验在纳米压入仪密闭的箱体中进行,期间通入氩气气体,排出空气,以解决试样表面结霜的问题。
附图说明
图1是本实用新型装置的整体结构***示意图。
图2是本实用新型装置整体结构示意图。
图中标记为:1底座,2拐角结构中升降台缺口的垂直前端面,3腰型孔,4升降台,5热电偶,6载物台,71隔热螺栓,72调节螺栓,8制冷片,9散热铜排,10为U型线槽,11拐角结构中底座前端面的垂向凸台。
具体实施方式
参照附图,纳米压入仪用冷却平台,包括底座1,底座前端开口,升降台4嵌入底座内,升降台的前端面与底座通过拐角结构配合;散热铜排9嵌入在升降台中,制冷片8发热端与散热铜排接触,制冷片的制冷端与热电偶5接触,热电偶与载物台6接触,隔热螺栓71将载物台、热电偶、制冷片及散热铜排固定在升降台上;在底座上开设有U形槽10,制冷片及热电偶的连接线置于U型线槽中;在底座侧壁开设腰型孔3,在升降台上设有螺纹孔,调节螺72栓通过腰型孔与升降台的螺纹孔配合。
由于底座是一端开口的结构,用于与散热铜排配合部件的安装。
拐角结构的设计,使得升降台与底座之间通过拐角与后端面抵触配合,使两者不会发生前后倾覆,保证升降台与底座的垂直高度调节。拐角结构即在底座的前端面设置一垂向的凸台,在升降台上开设与凸台配合的缺口,使缺口的垂直的前端面2与凸台的垂直端面配合,结合升降台与底座的后端面的垂直平面的配合,从而可防止升降台的前后倾覆。
腰型孔的设置,使螺栓能在腰型孔内上下移动,可方便地调节升降台在底座上的高度。松开螺栓,即可上下移动升降台,当升降台到达合适的高度时,再旋紧螺栓在底座上固定升降台。
本实用新型中所用的隔热螺栓,其材质不是易导热的铁质材料制作的,而是通常由橡胶进行制作的,可以有效地隔热,也就是说隔热螺栓是用热的不良导体制作的。
本实施例中温度可控:0°C - -50 °C,直流电源:12V,6A。
工作原理:通过底座上的腰型孔,旋松调节螺栓调整升降台的高度。对制冷片通电,两端就会产生热量转移,热量就会从一端转移到另一端,从而产生温差形成冷热端。其中,发热端温度急剧升高,热量传递到散热铜排,散热铜排中流通冷水,冷水由小型冷水机供应,冷水循环带走制冷片产生的热量,冷水的温度在5°C到35°C之间可调。制冷端温度下降,直接导致载物台温度下降,并使得粘合在载物台上的试样温度下降,随着时间的推移,制冷片两端的温差趋于稳定,试样就处于稳定的低温环境中。
通过改变直流电流的大小以来控制制冷的温度,从而调节实验样品的温度,最终通过纳米压入仪来测定试样的力学性能。
Claims (3)
1.纳米压入仪用冷却平台,包括底座,其特征在于底座前端开口,升降台嵌入底座内,升降台的前端面与底座通过拐角结构配合;散热铜排嵌入升降台中,制冷片发热端与散热铜排接触,制冷片的制冷端与热电偶接触,热电偶与载物台接触,隔热螺栓将载物台、热电偶、制冷片及散热铜排固定在升降台上。
2.如权利要求1所述的纳米压入仪用冷却平台,其特征在于在底座上开设有U形槽,制冷片及热电偶的连接线置于U型线槽中。
3.如权利要求1所述的纳米压入仪用冷却平台,其特征在于在底座侧壁开设腰型孔,在升降台上设有螺纹孔,调节螺栓通过腰型孔与升降台的螺纹孔配合。
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- 2016-08-08 CN CN201620846561.8U patent/CN205861452U/zh not_active Expired - Fee Related
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