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納米壓痕技術(shù)可在納米尺度上測量材料的各種力學性質(zhì)

 更新時間:2022-10-27 點擊量:981
     隨著精密、超精密加工技術(shù)的發(fā)展,材料在納米尺度下的力學特性引起了人們的極大關(guān)注研究。而傳統(tǒng)的硬度測量方法只適于宏觀條件下的研究和應(yīng)用,無法用于測量壓痕深度為納米級或亞微米級的硬度(即所謂納米硬度,nano-hardness)。
  近年來,測量納米硬度一般采用新興的納米壓痕技術(shù)(nano-indentation),由于采用納米壓痕技術(shù)可以在極小的尺寸范圍內(nèi)測試材料的力學性能,除了塑性性質(zhì)外,還可反映材料的彈性性質(zhì),因此得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
  納米壓痕技術(shù)也稱深度敏感壓痕技術(shù)(Depth-Sensing Indentation,DSI),是簡單的測試材料力學性質(zhì)的方法之一,可以在納米尺度上測量材料的各種力學性質(zhì),如載荷-位移曲線、彈性模量、硬度、斷裂韌性、應(yīng)變硬化效應(yīng)、粘彈性或蠕變行為等。
  納米壓痕儀主要用于微納米尺度薄膜材料的硬度與楊氏模量測試,測試結(jié)果通過力與壓入深度的曲線計算得出,無需通過顯微鏡觀察壓痕面積。
  納米壓痕儀的基本組成可以分為控制系統(tǒng)、移動線圈系統(tǒng)、加載系統(tǒng)及壓頭等幾個部分。壓頭一般使用金剛石壓頭,分為三角錐或四棱錐等類型。試驗時,首先輸入初始參數(shù),之后的檢測過程則由微機自動控制,通過改變移動線圈系統(tǒng)中的電流,可以操縱加載系統(tǒng)和壓頭的動作,壓頭壓入載荷的測量和控制通過應(yīng)變儀來完成,同時應(yīng)變儀還將信號反饋到移動線圈系統(tǒng)以實現(xiàn)閉環(huán)控制,從而按照輸入?yún)?shù)的設(shè)置完成試驗。
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