發(fā)布時間：2017-09-16 01:38

  本文關(guān)鍵詞：高溫環(huán)境下微納米壓痕測試平臺設(shè)計分析與試驗研究

  更多相關(guān)文章： 高溫 微納米壓痕 壓痕響應(yīng) 熔融石英 高溫合金

【摘要】：微納米壓痕測試技術(shù)基于實時采集壓頭壓入樣品的載荷和深度,進而從載荷-壓深曲線中獲取材料的硬度、彈性模量等參數(shù),結(jié)合壓痕區(qū)域材料變形情況,研究材料在載荷作用下的性能及微觀組織演化規(guī)律,以其測試參數(shù)高分辨率、試樣制備簡單方便,測試參數(shù)種類豐富等特點,逐漸成為測試材料微觀力學性能的主流手段之一。由于一些材料實際服役環(huán)境極為復雜,不可避免受到復雜溫度場的作用,材料會表現(xiàn)出與常溫下迥然不同的性能,常溫條件下的微納米壓痕測試獲取的材料參數(shù)難以表征實際使用性能,開展變溫環(huán)境特別是高溫環(huán)境下材料壓痕響應(yīng)測試技術(shù)的研究顯得尤為重要,相關(guān)工作對于揭示材料高溫力學性能和指導材料制備、及其壽命預測和可靠性評估具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。論文評述了高溫微納米壓痕測試技術(shù)的研究背景和意義,綜述分析了高溫微納米壓痕測試技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,并從測試技術(shù)與儀器、材料壓痕響應(yīng)研究兩個方面進行了歸納總結(jié)。論文在分析研究微納米壓痕測試基本理論、關(guān)鍵技術(shù)以及高溫加載/測試關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上,討論了溫度加載對壓痕測試的影響,進而開展了基于模塊化思想的高溫微納米壓痕測試裝置的設(shè)計分析,建立測試平臺三維模型,開展了關(guān)鍵零部件和整機的靜力學、動力學和熱學仿真分析。在上述工作的基礎(chǔ)上,開展了高溫微納米壓痕測試平臺整機集成、載荷/位移檢測單元標定等工作,并測試分析了室溫至1000℃范圍內(nèi)測試平臺的溫度穩(wěn)定性,驗證了用于拓寬測試裝置載荷量程范圍的雙傳感器檢測方案的可行性。采用標準硬度塊700-800HV50對測試裝置進行了壓痕測試結(jié)果的校準,校準后的測試結(jié)果與商業(yè)化儀器測試結(jié)果相比,硬度測試誤差為3.2%,彈性模量測試誤差為8.6%,且測試曲線具有良好的重復性。利用電機加載進行大載荷壓痕測試,測試硬度和模量誤差率為1.7%和8.5%。利用校準后的測試平臺,論文分別針對熔融石英和GH1131高溫合金開展了壓痕響應(yīng)的測試研究,結(jié)合測試結(jié)果發(fā)現(xiàn):隨著溫度的升高,熔融石英的硬度逐漸降低,而彈性模量呈現(xiàn)上升趨勢;GH1131高溫合金的硬度和模量均有所降低。
【關(guān)鍵詞】：高溫 微納米壓痕 壓痕響應(yīng) 熔融石英 高溫合金
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH87
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-28
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-26
• 1.2.1 高溫環(huán)境微納米壓痕測試技術(shù)研究現(xiàn)狀14-20
• 1.2.2 高溫環(huán)境材料壓痕響應(yīng)研究的研究現(xiàn)狀20-26
• 1.3 本文研究內(nèi)容26-28
• 第2章 微納米壓痕測試原理與高溫壓痕測試的關(guān)鍵技術(shù)28-40
• 2.1 微納米壓痕測試技術(shù)的原理28-33
• 2.1.1 微納米壓痕測試技術(shù)的特點28-29
• 2.1.2 微納米壓痕測試的典型分析方法與經(jīng)典力學模型29-31
• 2.1.3 壓頭主要類型及其相關(guān)參數(shù)31-33
• 2.2 精密壓入驅(qū)動技術(shù)33-35
• 2.2.1 大行程壓入驅(qū)動方式的實現(xiàn)33-34
• 2.2.2 小行程精密驅(qū)動技術(shù)—壓電疊堆34-35
• 2.3 高溫壓痕測試的關(guān)鍵技術(shù)35-37
• 2.4 測控軟件設(shè)計分析37-39
• 2.5 本章小結(jié)39-40
• 第3章 高溫環(huán)境微納米壓痕測試裝置設(shè)計分析40-60
• 3.1 測試平臺整機設(shè)計40-44
• 3.1.1 壓痕機械加載模塊結(jié)構(gòu)原理設(shè)計40-41
• 3.1.2 溫度加載模塊的設(shè)計與注意事項41-43
• 3.1.3 測試平臺整體結(jié)構(gòu)43-44
• 3.2 關(guān)鍵機械單元的設(shè)計分析44-51
• 3.2.1 Z軸精密旋轉(zhuǎn)定位平臺設(shè)計分析44-47
• 3.2.2 Z軸宏動工作臺設(shè)計分析47-48
• 3.2.3 精密驅(qū)動單元設(shè)計分析48-51
• 3.3 關(guān)鍵機械部件溫度特性分析51-53
• 3.4 精密檢測單元的設(shè)計分析53-56
• 3.4.1 雙傳感器檢測方案的設(shè)計53-54
• 3.4.2 載荷檢測模塊54-55
• 3.4.3 位移檢測模塊55-56
• 3.5 測試裝置三維模型及整機模態(tài)分析56-59
• 3.5.1 測試平臺整機三維模型56-57
• 3.5.2 測試平臺整機模態(tài)分析57-59
• 3.6 本章小結(jié)59-60
• 第4章 測試平臺調(diào)試校準與相關(guān)試驗60-86
• 4.1 測試平臺整機集成60-61
• 4.2 精密驅(qū)動單元輸出特性測定61-66
• 4.3 溫控單元的變溫加載性能測試分析66-69
• 4.3.1 溫度加載及保持性測試66-67
• 4.3.2 交替變溫的響應(yīng)實時性測試67
• 4.3.3 溫度對信號檢測波動的影響67-69
• 4.4 載荷/位移傳感器的標定校準69-74
• 4.4.1 載荷力傳感器的標定校準69-73
• 4.4.2 位移傳感器的標定校準73-74
• 4.5 測試平臺的性能測試74-76
• 4.5.1 原始壓痕曲線測試74-75
• 4.5.2 原始壓痕曲線重復性測試75-76
• 4.6 測試平臺的精度校準與修正76-80
• 4.6.1 測試平臺機架柔度校準分析76-77
• 4.6.2 校準后壓痕曲線及其重復性測試分析77-78
• 4.6.3 電機驅(qū)動大載荷壓痕校準78-80
• 4.7 相關(guān)材料高溫壓痕響應(yīng)研究80-84
• 4.7.1 熔融石英高溫壓痕響應(yīng)研究80-83
• 4.7.2 GH1131材料高溫壓痕測試83-84
• 4.8 本章小結(jié)84-86
• 第5章 總結(jié)與展望86-90
• 5.1 總結(jié)86-87
• 5.2 展望87-90
• 參考文獻90-96
• 作者簡介及攻讀碩士學位期間的主要科研成果96-98
• 致謝98

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;廈門大學微納米加工與檢測技術(shù)聯(lián)合實驗室簡介[J];機械工程學報;2009年11期

2 朱振宇;傅星;;組合坐標法精確測量微納米臺階樣板高度[J];計測技術(shù);2011年06期

3 李成貴,董申;微納米表面和表層的完整性評價方法[J];航空精密制造技術(shù);2000年03期

4 劉賢萍;第一臺多功能微納米級表面特性摩擦顯微儀(英文)[J];納米技術(shù)與精密工程;2004年03期

5 李戰(zhàn)華;鄭旭;;微納米尺度流動實驗研究的問題與進展[J];實驗流體力學;2014年03期

6 周亮;姚英學;;兩種微納米硬度測試方法的比較[J];測試技術(shù)學報;2006年01期

7 王寶和;;微納米顆粒設(shè)計的超臨界沉析技術(shù)(二)[J];通用機械;2006年03期

8 ;微納米氣泡發(fā)生技術(shù)激發(fā)水活性,掀起農(nóng)業(yè)新革命[J];水利水電技術(shù);2011年11期

9 金強;;微納米氣泡發(fā)生裝置[J];中國水利;2008年04期

10 ;微納米顆粒包覆復合與整形技術(shù)產(chǎn)品推廣[J];新材料產(chǎn)業(yè);2009年09期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 殷雅俊;吳繼業(yè);王緒桂;;微納米卷曲空間的曲率和曲率梯度調(diào)制的驅(qū)動力[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

2 李喜德;;基于探針平臺的微納米固體實驗檢測技術(shù)、平臺及其關(guān)鍵問題探討[A];中國力學學會學術(shù)大會'2009論文摘要集[C];2009年

3 孫立娟;李喜德;;微納米焊槍及其應(yīng)用研究[A];第十二屆全國實驗力學學術(shù)會議論文摘要集[C];2009年

4 紀強;姜學松;印杰;;結(jié)合光刻和反應(yīng)性相分離技術(shù)發(fā)展一種簡單有效制備微納米復合圖形的方法[A];2007年全國高分子學術(shù)論文報告會論文摘要集（上冊）[C];2007年

5 劉開林;凌惠琴;李明;毛大立;;鈷基微納米針布陣的制備和表征[A];2007年上海市電子電鍍學術(shù)年會論文集[C];2007年

6 殷雅俊;;微納米卷曲空間調(diào)制出的驅(qū)動力[A];第十二屆全國物理力學學術(shù)會議論文摘要集[C];2012年

7 王緒桂;殷雅俊;吳繼業(yè);黃坤;范欽珊;;平面微納米曲線與線外粒子的相互作用[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

8 李鐘;仰大勇;劉星;馬宏偉;;皺紋技術(shù)制備微納米有序結(jié)構(gòu)[A];2009年全國高分子學術(shù)論文報告會論文摘要集（上冊）[C];2009年

9 劉亮;李喜德;;微納米尺度實驗中的夾持方法及其強度分析[A];第三屆二十一世紀的實驗力學學科發(fā)展——海峽兩岸實驗力學研討會摘要集[C];2009年

10 殷雅俊;;以史為鑒看曲面微納米力學的幾何化[A];科學殿堂的力學之光——第五屆全國力學史與方法論學術(shù)研討會文集[C];2011年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 通訊員 黃志鵬;微納米鐵粉項目在泰鋼投產(chǎn)[N];萊蕪日報;2014年

2 郭曉華 王慧敏;微納米遠紅外涂層有效降低鍋爐能耗[N];科技日報;2014年

3 記者 劉瑞;“五化”治污 再現(xiàn)清透滇池水[N];昆明日報;2010年

4 許琦敏;加速我國微納米元器件產(chǎn)能[N];文匯報;2007年

5 記者 白毅;微納米粒子對人體多系統(tǒng)均有不良影響[N];中國醫(yī)藥報;2014年

6 記者 林莉君;超潤滑實驗速度：從蝸牛爬飆至時速90公里[N];科技日報;2013年

7 林莉君;中以科學家實驗超潤滑速度[N];中國航空報;2013年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張士英;微納米GaN襯底模板制備及外延研究[D];南京大學;2014年

2 朱婧;對微納米顆粒的修飾和表征在催化和電致化學發(fā)光中的應(yīng)用[D];華東師范大學;2015年

3 陸方;基于季銨化微納米二氧化硅的竹材改性研究[D];中國林業(yè)科學研究院;2015年

4 郭超;輸電線路玻璃絕緣子微納米防冰表面材料的制備與性能研究[D];重慶大學;2015年

5 張帆;細胞電學及電化學性質(zhì)研究：微納米加工技術(shù)的應(yīng)用[D];華東師范大學;2011年

6 李恒震;微納米氣泡特性及其在地下水修復中的應(yīng)用[D];清華大學;2014年

7 干富軍;微納米顆粒動力學演變過程的矩方法研究[D];浙江大學;2011年

8 向軍;多元尖晶石鐵氧體基微納米纖維的電紡制備、表征與磁性能研究[D];江蘇大學;2011年

9 吉海燕;表面微納米精細結(jié)構(gòu)的構(gòu)建及其性能研究[D];江蘇大學;2012年

10 婁輝清;液噴紡微納米纖維的優(yōu)化制備及其對重金屬離子的吸附去除研究[D];東華大學;2014年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 程憑杰;缸套—活塞環(huán)微造型與微納米顆粒復合填充技術(shù)研究[D];大連海事大學;2015年

2 潘習習;微納米氣泡改善工業(yè)廢水處理效果機理與研究[D];安徽工程大學;2015年

3 陸暉;微納米曝氣氧傳質(zhì)特性及對景觀水體修復效果研究[D];廣西大學;2015年

4 高飛;微米纖維表面的輻射泄漏與光散射[D];南京大學;2014年

5 王雪嬌;La_2O_3:Eu~(3+)及La_2O_2S:Eu~(3+)微納米紅色熒光材料的水熱合成及熒光性能[D];東北大學;2013年

6 趙哲;微納米銀粉的可控制備與放大實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

7 周吉宇;生物分子自組裝制備微納米金片[D];青島科技大學;2015年

8 李雪梅;殼聚糖/PHB-PEG嵌段共聚物微納米粒子的制備與表征[D];青島科技大學;2015年

9 李鵬;聚酰亞胺基耐電暈、高導熱微納米復合材料的制備及其電氣絕緣性能研究[D];北京交通大學;2016年

10 李夢堯;微納米CL-20/NC的靜電射流法制備[D];北京理工大學;2016年

，

本文編號：860163