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中文摘要

 

纳米压痕技术是一种先进的微尺度力学测试技术，同时也是精密的无损检测方法，有着很广泛的应用。我国纳米压痕的研究工作较国外落后，因此，自主研制的纳米压痕仪在打破国外技术垄断、科研工作中具有重要意义。

随着工业和科技的进步，传统的纳米压痕已经不能再满足要求，多物理场下的纳米压痕技术问题亟待解决，本文中的1000℃下的高温纳米压痕就是其中一种。相比起传统的纳米压痕测试，高温会带来许多棘手的问题，比如：传感器温漂、隔热等等，其中最主要的是温差引起的信号波动。

本文首先论述了纳米压痕的研究背景和国内外发展和现状，并且提出了高温带来的一些问题。之后，针对以上提出的部分问题提出了相应的解决方法，经比较得出最终的方案，并对部分重要零部件进行了计算。然后，又对电路控制部分进行了简要说明。最后，本文提出了一些改进方案。

 

 

关键词：纳米压痕；精密载荷；信号波动；高温压痕  

 

目  录

第一章  前言 1

1.1  纳米压痕技术的特点及研究意义 1

1.2  纳米压痕技术的发展与现状 2

1.3  本文研究内容 3

1.4  高温纳米压痕的关键问题（难点） 4

第二章 总体方案设计 5

2.1  加热方法的选择 5

2.2  加热装置的选择 6

2.3  微位移产生机构的选择 7

2.4  压入载荷和压入深度的测量方案讨论 8

2.5  探针和试件相对运动的选择 9

2.6  减少传感器温漂的方法 9

2.7  减小由于试件与探头温差的方案 10

第三章 测试装置总体方案的确定 13

3.1  总体方案 13

3.2  仪器机架 13

3.3  z向移动机构和x向移动机构 13

3.4  绕z方向旋转机构和试件夹具 14

3.5  加热装置 15

3.6  保温箱 16

3.7  纳米压痕测试装置 16

3.8  隔热措施小结 17

第四章  重要零部件的计算 18

4.1  电机的选择 18

4.2  丝杠的校核 21

4.3  滚动导轨的计算 25

第五章  电路部分设计 28

5.1  方案设计 28

5.2  硬件介绍 29

5.3  信号流说明 31

第六章  方案改进和工作展望 32

致  谢 33

参 考 文 献 34

附录1    CATIA截图 36

附录2    ADuC831引脚功能 37