原位拉伸-低周疲劳测试仪

原位拉伸-低疲劳测试是可对材料微观变形损伤、组织结构变化进行可视化监测的典型的静、动态原位测试技术之一，因赛图针对材料的微观力学性能测试及表征，开发生产了商业化原位拉伸-低周疲劳测试仪（图1）。

图1：超精密原位拉伸-低周疲劳测试仪

特点：
  压电致动型超精密原位拉伸-低周疲劳测试仪，实现体积小巧、结构紧凑、能够与多种观测设备兼容
  实现在载荷作用下对材料微观变形损伤机制与微观组织演化等特性进行实时动态原位观测
  原位观测时获取高质量的图像，提高微观组织结构的观测与分析时的清晰度和准确性
  解决传统疲劳测试装置以测试寿命曲线为主而导致的测试周期长和能耗高的问题
  配备控制主机，专用检测控制系统与配套分析处理软件

技术指标：
  最大载荷力：1000N、3000N（系列）
  加载力分辨率：100mN
  疲劳试验频率：0.001-1Hz /10-20Hz
​​​​​​​  力值测试范围：1% ～ 100% FS 
​​​​​​​  力测量精度：±1%示值
​​​​​​​  位移分辨率：1μm
​​​​​​​  加载行程：10mm
​​​​​​​  测试速度范围：0 ～ 6.5/min
​​​​​​​  位移速度精度：优于±0.5%（空载）
​​​​​​​  速度负荷容量：3mm/min以下允许最大试验力
​​​​​​​  压电叠堆输入波形：正弦波
​​​​​​​  样品尺寸：毫米级

测试数据：

图2：​​​​​​​材料（铝合金）弹性阶段和断裂前载荷随时间变化曲线

(a) 超景深显微镜下材料（镁合金）疲劳断口全貌

(b) 超景深下观察材料（镁合金）断口附近表面形貌

图3：测试材料表面形貌原位观测图像

如图2所示，弹性阶段与最终断裂的30s载荷随时间变化曲线，6061铝合金在受到拉伸疲劳耦合载荷作用下仍明显体现出其材料的塑性。 
       如图3（a）所示，整个断口大致可分为裂纹扩展初期、裂纹扩展中期和瞬断区三个区域。

如图3（b）所示，发现镁合金在拉-拉疲劳载荷下的断裂为沿晶断裂与穿晶断裂的混合，主裂纹附近有大量形如贝壳纹的褶皱，说明在裂纹萌生及扩展过程中表面因挤压而发生了位错现象。