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纳米压痕仪在软金属中的应用

 发布时间:2022-08-27 点击量:59
  近年来,测量纳米硬度一般采用新兴的纳米压痕技术(nano-indentation),由于采用纳米压痕技术可以在极小的尺寸范围内测试材料的力学性能,除了塑性性质外,还可反映材料的弹性性质,因此得到了越来越广泛的应用。
  纳米压痕技术也称深度敏感压痕技术(Depth-SensingIndentation,DSI),是测试材料力学性质的方法之一,可以在纳米尺度上测量材料的各种力学性质,如载荷-位移曲线、弹性模量、硬度、断裂韧性、应变硬化效应、粘弹性或蠕变行为等。
  纳米压痕仪的基本组成可以分为控制系统、移动线圈系统、加载系统及压头等几个部分。压头一般使用金刚石压头,分为三角锥或四棱锥等类型。试验时,首先输入初始参数,之后的检测过程则完全由微机自动控制,通过改变移动线圈系统中的电流,可以操纵加载系统和压头的动作,压头压入载荷的测量和控制通过应变仪来完成,同时应变仪还将信号反馈到移动线圈系统以实现闭环控制,从而按照输入参数的设置完成试验。
  仪器化纳米压痕测试方法中应力应变分析的另一个经典应用是研究金属焊缝周围的弹塑性,尤其是软金属,例如铝合金。铝合金比钢对高温更敏感,因此,研究铝合金的焊接热效应尤为更重要。在本应用所提及的研究中,在加载过程中使用正弦波动态加载模式,利用球形纳米压痕针尖的特性对两种不同的铝合金焊缝附近的弹塑性行为进行局部表征。球形纳米压痕针尖用于确定靠近焊缝(区域A)且距离焊缝约2mm(区域B)的应力应变特性。