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纳米压痕技术可在纳米尺度上测量材料的各种力学性质

 发布时间:2022-10-27 点击量:68
     随着精密、超精密加工技术的发展,材料在纳米尺度下的力学特性引起了人们的极大关注研究。而传统的硬度测量方法只适于宏观条件下的研究和应用,无法用于测量压痕深度为纳米级或亚微米级的硬度(即所谓纳米硬度,nano-hardness)。
  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-Sensing Indentation,DSI),是简单的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。
  纳米压痕仪主要用于微纳米尺度薄膜材料的硬度与杨氏模量测试,测试结果通过力与压入深度的曲线计算得出,无需通过显微镜观察压痕面积。
  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。