压头面积函数对纳米压入测试结果的影响

从纳米压入测量的基本原理出发介绍了压头面积函数及其校对方法,并对熔融石英进行了两次纳米压入测量,校对了两次压头面积函数,两次测量及校对的时间间隔为1a（年）。结果表明,两次校对后的压头面积函数差别较大。若第二次测量的熔融石英数据仍采用第一次校对的面积函数进行计算,将使杨氏模量和硬度测量结果产生很大误差,阐明了压头面积函数校对在纳米压入测试中的重要作用。     

确定纳米压入面积函数的改进方法

针对薄膜等微小结构材料力学性能测试面积函数测量问题,提出了一种改善微小压入深度下压头面积函数准确性的方法.该方法将压头与被测样品之间的投影接触面积与压头针尖曲率半径和角度相关联,解决常用的面积函数确定方法在50 nm以下浅压痕测量中不可靠的问题.经实验验证,该面积函数确定方法可以提高微小接触深度下压入硬度和折合模量的测...     

纳米压入测试中面积函数测量方法综述

在纳米压入法材料力学性能测试中,面积函数的准确测量对保证测量结果的准确性非常重要。本文对纳米压入测试中常用的面积函数确定方法进行了分类介绍,并对各种方法的特点进行了分析,指出了为提高纳米硬度和弹性模量等力学性能参数的测量准确性对面积函数进行校准的必要性。     

球形硬度压头的曲率半径测量方法及数据处理

本文用变量变换方法，将直角坐标系中的圆方程转换为二元线性方程。通过这种“曲线改直”的处理，可以很简便地将圆方程的最小二乘回归由二无线性回归的方法间接求出。     

纳米压痕仪的压头面积函数校准方法的比较研究

基于原子力显微镜的直接测量法和通过熔融石英标准样块校准的间接测量法对纳米压痕仪的压头面积函数及机架柔度进行校准,并将这2种方法的校准结果分别应用到熔融石英和聚碳酸酯2种标准样块的压痕测试。压痕实验结果表明,在较浅压入深度,直接测量法测得的硬度值和折合模量值比间接方法测得的结果准确,在较大压入深度,2种方法的测量结果相差不大。     

压头对Ni基单晶合金纳米压痕结果的影响

采用分子动力学方法研究压头尺寸(半径分别为1.5nm、2.5nm、3.5nm、4.5nm)和加载速度(10m/s、20m/s、30m/s、40m/s)对Ni基单晶合金γ/γ′(001)晶面纳米压痕测试结果(弹性模量和硬度)的影响。结果表明压头尺寸和加载速度对Ni基单晶合金γ/γ′(001)晶面的纳米压痕测试结果有显著影响。采用中心对称参数研究各模型不同压入深度时基体中位错的形核和运动情况,结果表明压头尺寸越大、加载速度越快,基体γ相中位错形核形式越剧烈。压头尺寸较大或加载速度较快的模型在γ相中产生了棱柱型位错环,棱柱型位错环在γ相中沿着{111}面滑移,最终在γ/γ′相界面处塞积,然后有新的棱柱型位错环产生。     

显微硬度法与纳米压入法测量微米级硬质薄膜硬度的比较

测定了离子束辅助沉积TiN,CrN薄膜的纳米压入硬度（Hnano值）、维氏显微硬度（Hv值）和努氏显微硬度（HK值）。结果发现,HK值比Hv值更接近于Hnano值,相对较为准确。膜的厚度（t）越薄,三种方法测得硬度值差别越大;膜的厚度越厚,差别越小。随着膜的厚度增加,Hk值和Hv值逐渐接近Hnano值。t≈5．0μm时,Hv≈HK≈Hnano对于硬膜软基体模型,如果膜厚〉5．0μm,可以采用显微硬度计较为准确地测量薄膜硬度;膜厚〈5．0μm时,应避免使用显微硬度法而采用纳米压入法。     

亚微压入法硬度测量

简要介绍新研制的亚微压入仪(Submicron Indentation Tester)及其主要应用之一;硬度测量.该设备通过测量压痕深度而获得硬度值.其力加载是连续的,能够连续记录载荷压痕深度曲线.其特点是不但可测量材料表面某点亚微层的硬度值,还可在此范围内测量其硬度随层深分布曲线.该设备力加载最大范围:0～200g,力分辨率:≤1mg;压入深度测量范围:0～60μm,分辨率:≤1nm.     

仪器化压入测量的计量研究概况

仪器化压入测量中的计量研究是保证测试结果准确性和可靠性的基础.介绍了仪器化压入测量的计量研究概况,讨论了现有国际和国家标准中的关键校准参数和校准方法.在回顾仪器化压入测量发展历程的基础上进一步讨论了该技术的最新发展趋势,依托升温/降温测量、便携式测量和大通量测量等亟需要开展的相应计量研究工作来支持这些新测量方法的研究和...     

极浅压入下纳米压痕仪针尖面积函数校准方法的研究

采用原子力显微镜直接扫描纳米压痕仪针尖法、球面拟合法和熔融石英标准样块的间接测量法对极浅压入下纳米压痕仪的针尖面积函数进行比较分析。实验表明,在极浅压入下,原子力显微镜直接法由于真实地反映了针尖尖端的几何形貌因而获得的面积函数更为准确可靠。建立了相应的数学模型,对于直接法测量中主要的误差,即由于原子力显微镜针尖曲率半径带来的误差进行了分析,结果表明在极小压入深度下压入深度越小,原子力显微镜针尖曲率半径带来的压痕仪针尖面积函数相对误差越大。     

基于AFM纳米硬度测量系统的实验

为了解决用AFM自身压痕软件进行纳米硬度测量时无法直接获得载荷-压深曲线和由于受到扫描陶管扫描范围的限制而进行多点压痕实验范围有限的问题,建立了三维微动工作台和原子力显微镜相结合的纳米压痕硬度测量系统.基于该系统,对单晶薄膜材料进行了单点压痕实验,得出该系统适合进行纳米硬度测量的结论;并对薄膜材料的纳米硬度和弹性模量进行了分析,讨论了尺寸效应对两者的影响.另外,进行了40×40的点阵压痕实验,得到了材料整个压痕面的三维形貌图和三维硬度图.     

压头半径对玻璃表面薄有机涂层划痕试验结果的影响

纳米划痕是一种薄膜力学性能的评价方法,然而,当膜层厚度小于10 nm时,压头大小对划痕的深度、宽度及变形状态影响较大,较难保证试验结果的有效性。为了快速对超薄膜层进行纳米划痕测试,采用不同半径的压头,在施加不同载荷的情况下,研究了压头半径对玻璃表面薄有机涂层纳米划痕试验结果的影响。利用纳米划痕仪和扫描电子显微镜(SEM)对划痕形貌及伴随的力学信号转换进行了分析和研究。结果表明:施加从6 mN线性增加至10 mN的载荷,在10μm半径压头所得划痕中,涂层失效包含塑性形变、裂纹、撕裂和剥离等4种模型,并且在各临界点的法向力Fn和划痕深度Pd均有清晰的转换信号;在2μm半径压头所得划痕中,压头较早地撕裂涂层,导致Fn和Pd信号只出现短暂的小幅波动,并且在涂层剥离失效之前,Pd超过压头半径r,压头两侧对涂层变形的影响大于压头半径,因此试验结果缺乏有效性;而在50μm半径压头所得划痕中,尽管直至试验结束之前,Pd未超过r,然而Fn和Pd转换信号不明显,这不利于对涂层形变过程中力学性能的分析。该研究结果可为纳米划痕试验中压头半径的选择以及对划痕试验结果有效性的评估提供决策支持。     

微波间隙测量系统研究

针对航空发动机恶劣的现场测试环境,分析了基于微波法进行间隙测量的优点,并描述了微波间隙测试系统的组成和采用微波相位法进行间隙测量的原理,最后,通过对微波叶尖间隙测量系统进行的实验验证,证实了测量系统的有效性,同时分析了测量中的主要影响因素,有助于航空发动机实际测试的应用。     

微圆弧金刚石刀具刀尖圆弧的测量及评价

为实现对微圆弧金刚石刀具刀尖圆弧的评价,提出了一种基于高分辨率扫描电镜图像的评价方法,并对刀尖圆弧轮廓提取、轮廓曲线拟合、圆弧度评价等算法进行了研究.首先,运用Canny边缘检测算子提取刀尖圆弧图像的二维轮廓数据,并用移动最小二乘法对该数据进行拟合,使所提取轮廓光滑化;接着,建立了基于最小二乘准则的刀尖圆弧评价模型,并采用二次序列规划法对模型进行求解;最后,分析了轮廓拟合误差、测量不垂直度误差对刀尖圆弧评价结果的影响,并计算了刀尖圆弧半径及圆弧度不确定度值.实验结果表明所评价微圆弧金刚石刀具的刀尖圆弧半径为30.213μm,圆弧半径不确定度为351 nm,圆弧度为0.114μm,圆弧度不确定度为24 nm.由评价结果可以看出,本文所提出的方法可以实现微圆弧金刚石刀具刀尖圆弧纳米级精度的测量及评价.     

单晶铝纳米级硬度试验研究

使用纳米硬度计对单晶铝进行了纳米压痕试验,利用原子力显微镜对压痕形貌进行扫描并计算硬度值,重点观察和分析了纳米级条件下单晶铝的硬度性质,结果表明,当压痕深度小于2000nm时,单晶铝纳米硬度存在尺寸效应现象;从材料性质的角度分析了纳米硬度尺寸效应现象;探讨了纳米硬度和传统硬度本质上的区别,指出其根本原因在于不同尺度下人们对材料性质的关注点不同。     

Excel在金属材料室温拉伸试验数值修约中的应用

针对金属材料室温拉伸试验数值修约的问题,依据GB/T 8170—2008数据修约规则介绍了两种利用Excel软件中的自定义函数功能对室温拉伸试验数值进行数值修约的方法。即在Excel软件中先通过Visual Basic编辑器创建1间隔修约自定义函数实现1间隔修约,再根据数据修约规则中0.5间隔修约方法运用1间隔修约自定义函数实现0.05,0.5,5和10间隔修约;或利用Excel中VisualBasic编辑器直接创建0.05,0.5,1,5和10间隔修约自定义函数,来实现试验数值按规定间隔的修约。结果表明:这两种方法都很简便易行,且都可实现快速对金属材料室温拉伸试验数值进行0.05,0.5,1,5和10间隔修约;同时,这两种方法也可用于其他检测数值的修约。     

浅论全数值比较法和修约值比较法在有色金属产品检测结果中的应用

以有色金属产品为例,针对不同的检验项目应用全数值比较法或修约值比较法对检测结果进行处理,强调了采用哪种处理方法应依据产品标准和GB／T8170-2008。通过比较可以看出：全数值比较法比修约值比较法相对较严格。最后对实际应用过程中出现的一些问题进行了简要的探讨。     

微波叶尖间隙测量传感器的计算分析

介绍了利用微波相位法测量短距离位移的工作原理,建立了一种基于此原理的谐振腔结构微波传感器模型,并完成了模拟计算。分析了微波传感器测量发动机叶尖间隙的能力,和高温环境对传感器性能的影响。结果显示此传感器能够在高温环境下完成0~6 mm范围内的高精度位移测量,可以很好的应用于航空发动机叶尖间隙的测试。