材料在外力与温度耦合作用之下，会同时发生宏观形变、微观组织结构改变，以及物相相变行为。传统材料测试，力学测试、变温处理、微观表征分步骤开展，卸载外力、改变温度之后，材料微观状态已经发生改变，难以捕捉加载‑变温同步过程中的瞬态演化信息。集成温控功能的原位拉伸台，将力学加载、精准控温、微观表征三大功能融合，实现温度‑应力多场耦合条件下的原位观测，成为金属合金、陶瓷、高分子、功能薄膜微观机理研究重要设备。
原位拉伸台(原位冷热台)，本质是把拉伸力学模块与精密温控腔体集成，能够在显微镜、XRD 等表征设备上，对样品施加拉伸载荷，同时精准调控样品温度，在不中断加载、不变更温度环境前提下，同步采集微观形貌、晶体结构信息。设备一般包含力学驱动单元、力与位移传感模块、温控腔体、真空气氛系统、光学或者 X 射线窗口、上位控制软件。力学单元输出拉力，传感器记录应力‑位移数据；温控单元依靠加热、制冷组件实现宽区间温度调节，热电偶采集样品温度，PID 闭环算法保障温度稳定；腔体窗口保障表征信号可以穿透，实现外部设备观测采集样品内部变化。
从形变研究层面，原位拉伸冷热台可以直观追踪材料受力全过程。在不同温度条件下，观测位错滑移、微裂纹萌生、裂纹扩展直至断裂完整过程。针对耐热合金、焊接接头，模拟高温服役环境，观察温度改变如何影响裂纹扩展速率；针对高分子材料，观察高低温下材料屈服、颈变行为差异。结合显微成像，可以记录晶粒变形、晶界滑移，获取普通离线测试无法得到的微观形变证据，解释材料失效的底层机理。设备的力值、位移数据同步保存，微观图像和力学曲线一一对应，实现宏观力学性能和微观组织直接关联分析。
拓展到相变研究维度，温度和应力会协同驱动相变发生。很多材料相变不仅仅由温度决定，外力也会诱发马氏体相变、晶粒再结晶、晶相转变。使用原位拉伸冷热台，可以设置恒定温度改变拉力，也可以保持恒定载荷改变温度，模拟多场耦合工况，借助 XRD 或者显微观测，记录应力诱发相变、热致相变发生的全过程，捕捉相变起始点、相变演化节奏。例如金属材料热‑力循环下的相变演化、形状记忆合金形变相变耦合行为，都可以借助这套设备开展研究，厘清应力‑温度‑物相三者之间的相互作用关系。
设备拥有丰富的适配能力，以上海赫漫德相关原位拉伸冷热台方案，既可以对接 X 射线衍射仪，完成变温拉伸过程物相采集；也可以适配光学显微镜，开展可见光下微观形貌观测；腔体支持真空、惰性气氛选配，满足易氧化材料测试需求。软件层面实现力学参数、温度参数同步记录，实验流程可编程，可设置阶梯加载、循环加载、阶梯变温等复杂实验工艺，贴近材料实际服役工况。
在实际科研工作中，原位拉伸冷热台填补了离线实验的短板，把 “事后分析” 转向 “过程观测”，同时覆盖形变与相变两大研究方向，帮助科研人员理解多场耦合条件下材料微观演化规律，为高性能新材料开发、构件服役性能评估提供关键的实验手段。
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更新时间：2026-09-21
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