纳米压入仪用液氮制冷平台的制作方法

本发明涉及一种试验装置，特别涉及纳米压入仪用液氮制冷平台。

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，测量的范围也更加广泛。随着纳米材料的制备和加工技术的发展，越来越多的材料的特征尺寸进入微纳米尺度，同时生活中很多机械部件乃至原材料都需要在极低温度下工作，那么评估温度对部件，材料的影响程度就显得尤为必要，以保证部件，材料在实际使用过程中发挥应有的功能和可靠的稳定性。但是目前一直没有一种纳米压入仪用制冷平台，能够在极端低温下来研究材料的性能。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，提供一种纳米压入仪用液氮制冷平台，这种制冷平台结构合理，能有效进行低温条件下对材料进行纳米压入性能测试。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

纳米压入仪用液氮制冷平台，包括底座，升降台嵌入底座内，底座的前端开口；保温腔体为中空的上端开口的腔体，保温腔体中空内层填充隔热材料，升降台开设通孔，保温腔体卡入升降台的通孔内；与液氮流通管相连接的雾化喷嘴安装在保温腔体内部，压力阀安装在保温腔体底部，压力阀通过排气口与外界相连通；温度传感器嵌入载物台内，载物台与保温腔体的上端开口固定连接形成一密封体；在底座上开设用于放置温度传感器导线的线槽。

上述纳米压入仪用液氮制冷平台，升降台的前端面与底座通过拐角结构配合。

上述纳米压入仪用液氮制冷平台，在底座侧壁开设腰型孔，在升降台侧壁设有螺纹孔，调节螺栓穿过腰形孔与升降台的螺纹孔螺纹连接。

为了研究低温对材料力学性能的影响，通过将试样置于极低温环境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。本发明提出了一种能稳定控制低温的简单有效装置。利用液氮的低沸点（-196°C）特性，控制液氮的热交换，将低温传递到载物台上，实时检测着载物台温度，当热交换趋于稳定时，使得实验试样处于稳定的低温环境中，同时载物台还有调节高度的功能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明装置的整体结构爆炸示意图。

图2为本发明装置整体结构示意图。

图3为本发明保温腔体的结构示意图。

图中标记为：1底座，11拐角结构中底座前端面的垂向凸台，12线槽，2升降台，21拐角结构中升降台上开设的与凸台配合的缺口，3腰型孔，31调节螺栓，4保温腔体，41雾化喷嘴，42压力阀，5载物台，6温度传感器。

具体实施方式

参照附图，纳米压入仪用液氮制冷平台，包括底座1，升降台2嵌入底座内，底座的前端开口；保温腔体4为中空的上端开口的腔体，保温腔体中空内层填充隔热材料，升降台开设通孔，保温腔体卡入升降台的通孔内；与液氮流通管相连接的雾化喷嘴41安装在保温腔体内部，压力阀42安装在保温腔体底部，压力阀通过排气口与外界相连通；温度传感器6嵌入载物台5内，载物台与保温腔体的上端开口固定连接形成一密封体；在底座上开设用于放置温度传感器导线的线槽12。在底座侧壁开设腰型孔3，在升降台侧壁设有螺纹孔，调节螺栓穿过腰形孔与升降台的螺纹孔螺纹连接

底座的一端开口结构，用于液氮流通管部件的安装。

升降台的前端面与底座通过拐角结构配合。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的抵触配合，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11，在升降台上开设与凸台配合的缺口12，使缺口垂直的前端面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，防止升降台的前后倾覆。

腰型孔的设置，能方便地调节升降台在底座上的高度，从而可以调节载物台的高度。

排气口设置于保温腔体下方，保温腔体嵌入升降台的通孔内，而升降台与底座间有一定的空隙，所以氮气可以顺畅地排出保温腔体进入外界，即排入测试箱体内，由于氮气是惰性气体，对试样具有一定的保护作用。

本发明的工作原理：旋转调节螺栓，调节升降台与底座之间的相对高度，同时外接液氮储存罐，并且通过压力阀和流量阀控制进入液氮流通管的压力和流量，从而经过安装在保温腔体内的雾化喷嘴，使液氮均匀地分布在保温腔体的内部，通过载物台进行热交换，使实验样品温度下降，通过温度传感器实时检测温度，调节液氮的进给，从而可以控制温度。随着实验的进行，保温腔体内部部分液氮汽化成氮气，会使得保温腔体内部压力增大，当压力达到设定值时，通过压力阀自动排出保温腔体内的气体，进行减压，保证实验的安全。