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用纳米压痕法表征钨纳米晶须的力学性能
引用本文:侯丽珍,王世良,陈国良,贺跃辉,谢亚.用纳米压痕法表征钨纳米晶须的力学性能[J].中国有色金属学会会刊,2013,23(8):2323-2328.
作者姓名:侯丽珍  王世良  陈国良  贺跃辉  谢亚
作者单位:1. 中南大学 粉末冶金国家重点实验室 长沙 410083; 湖南师范大学 物理与信息学院 长沙 410081
2. 中南大学 粉末冶金国家重点实验室 长沙 410083; 中南大学 物理与电子学院 长沙 410083
3. 中南大学 物理与电子学院 长沙 410083
4. 中南大学 粉末冶金国家重点实验室 长沙 410083
摘    要:通过化学气相沉积方法合成截面为六边形的单晶钨纳米晶须,利用纳米压痕仪和原子力显微镜对硅基底上的钨纳米晶须的力学性能进行表征。纳米压痕测试结果表明,钨纳米晶须的硬度为(6.2±1.7) GPa,弹性模量为(225±20) GPa。对比研究结果表明,钨纳米晶须的硬度与钨微米晶须的硬度相当,但比块体钨单晶高35%。这种硬度的增高是由于具有完好晶体结构的钨晶须在压痕测试中不会出现块体钨单晶中的位错崩。钨纳米晶须的弹性模量相当于钨微米晶须的80%,主要是由于纳米晶须的尺寸效应和测量过程中的基底效应所致。

关 键 词:  纳米晶须  力学性能  纳米压痕
收稿时间:24 July 2012

Mechanical properties of tungsten nanowhiskers characterized by nanoindentation
Li-zhen HOU,Shi-liang WANG,Guo-Liang CHEN,Yue-hui HE,Ya XIE.Mechanical properties of tungsten nanowhiskers characterized by nanoindentation[J].Transactions of Nonferrous Metals Society of China,2013,23(8):2323-2328.
Authors:Li-zhen HOU  Shi-liang WANG  Guo-Liang CHEN  Yue-hui HE  Ya XIE
Affiliation:1. Key Laboratory of Powder Metallurgy, Central South University, Changsha 410083, China;2. School of Physics and Information Science, Hunan Normal University, Changsha 410081, China;3. School of Physics and Electronics, Central South University, Changsha 410083, China
Abstract:The Mechanical properties of the hexagonal tungsten nanowhiskers, which were synthesized by chemical vapor deposition, were characterized by instrumented nanoindentation and atomic force microscope (AFM). The nanoindentation results show that tungsten nanowhiskers exhibit a hardness of (6.2±1.7) GPa and an elastic modulus of (225±20) GPa. According to the comparative test results, the tungsten nanowhiskers possess a comparable hardness to tungsten microwhiskers, and an hardness increase of 35% to the bulk single-crystal tungsten. The increase in the hardness of whiskers is attributed to the lacking of dislocation avalanche observed in the bulk single-crystal tungsten. The measured modulus is about 80% that of the tungsten microwhiskers, which can be contributed to the size effects of the nanowhiskers and the substrate effects in the nanoindentation test.
Keywords:tungsten  nanowhiskers  mechanical properties  nanoindentation
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