较浅压入下针尖曲率半径对纳米压入硬度影响的比较研究

基于3种不同曲率半径压头针尖对熔融石英进行纳米压入,用原子力显微镜（AFM）直接法测得压头针尖的面积函数及针尖曲率半径。研究表明,在极浅压入条件下,压头曲率半径的变化会导致硬度值的测量误差,曲率半径越小的压头针尖随接触深度的变化会更快得到真实值;相同的压入深度,曲率半径小的压头针尖测得的压入硬度值比曲率半径大的测得的压入硬度值更接近其真实值。     

曲率半径对里氏硬度影响的研究

研究了试样的曲率半径与里氏硬度的关系,并用MATLAB工具推测了曲率半径与里氏硬度的拟合关系.     

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。     

晶粒尺寸及加载载荷对多晶Cu膜纳米压入硬度影响的研究

用高真空磁控溅射在Si片上沉积纳米晶Cu膜和非纳米晶Cu膜,通过纳米压入实验得到薄膜硬度。发现晶粒尺寸对薄膜材料的压痕尺寸效应有比较大的影响,同时随加载载荷的升高,纳米晶薄膜硬度的变化与非纳米晶薄膜有很大的不同。分析认为这是因为晶粒尺寸达到纳米尺度后,晶界体积大大增加,使得晶界变形,晶界运动和晶界对位错运动的阻碍等作用影响材料塑性变形和加工硬化能力造成的。     

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。     

材料维氏硬度仪器化压入方法准确度研究

针对仪器化压入测试识别材料维氏硬度的精度问题,该文采用有限元数值分析方法获得不同材料的维氏硬度理论计算值,以此为基础,分别对仪器化压入识别材料维氏硬度的3种代表性方法——"ISO方法"、"Kang方法"和"Ma方法 "进行理论精度分析,并进行实验验证。结果表明:1)3种方法识别的维氏硬度理论误差均随材料比功We/Wt增加呈先减小后增大的趋势;其中,"ISO方法"识别的维氏硬度值相比理论值普遍偏大,"Kang方法"识别的维氏硬度值相比理论值均偏小。2)"Ma方法"基于仪器化压入识别材料维氏硬度的理论误差最小,理论准确度相对较高。3)当被测材料的材料比功在0.01We/Wt0.3时,对应η和n不同取值下的3种方法各自识别的维氏硬度误差值较为离散;当0.3We/Wt0.85时则较为集中。该文工作,为下一步研究维氏硬度仪器化压入新方法提供一定的理论基础。     

显微压入硬度试验的残余应力测定方法

将显微压入硬度试验应用到非均匀组织中残余应力的测定,从理论上推导和研究了非均匀组织中微区残余应力分布与其显微硬度的关系,并利用显微硬度测量技术进行实际测量验证,尝试解决微区残余应力测定的难题.对激光熔覆钴基合金层的计算结果显示,显微压入硬度法得到的残余应力分布数据与其他方法测得的激光熔覆层残余应力分布数据具有相同的变化趋势.     

压头钝化对纳米硬度测量的影响

压头面积函数是影响纳米硬度测量的一个主要因素。本文对由于压头端部钝化对纳米硬度测量的影响进行了分析,并通过实验进行了验证。结果表明,面积函数校准对提高纳米硬度等材料力学性能参数的测量准确性十分必要。     

纳米压入下镁基非晶合金的间歇性塑性流动

镁基非晶合金通常表现出显著的宏观脆性,因此用常规拉伸、压缩等方法对该合金的变形行为进行研究具有很大困难。本研究利用具有高时间分辨率和高空间分辨率的纳米压痕技术观察了不同加载速率下镁基非晶合金的锯齿流变行为。结果表明,低加载速率促进锯齿的形成,而高加载速率则抑制锯齿的形成。其原因是在低加载速率下,单一剪切带足以耗散外加应变;而在高加载速率条件下,由于单一剪切带不能将应变耗散掉,因此需要更多的剪切带参与变形。为了进一步解释这一锯齿流变行为,本研究采用遍历处理对每个锯齿的应变突变进行了统计分析。结果表明,在不同的加载速率下,小的应变突变服从幂律分布,且幂指数为1.45;而大的应变突变则呈现指数衰减规律。最后,借助硬度对应变速率的敏感性,估算了镁基非晶合金在纳米压入条件下剪切转变区的体积,为4.5 nm3。     

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。     

表面粗糙度和基底效应对有机涂层纳米压入测试结果的影响

为了研究表面粗糙度和基底效应对有机涂层纳米压入测试结果的影响,选择了基板相同、涂层厚度相同但材料不同的三种有机涂层样品进行表面粗糙度扫描和纳米压入测试。结果表明：纳米压入测试的基底效应受材料的影响,对于不同材料的涂层,基底效应出现的压入深度也不同;同种类型的涂层表面粗糙度越小,其纳米压入硬度值越低,同时表面粗糙度的降低使得纳米压入测试结果的重复性提高。     

橡胶压入硬度试验方法（邵尔硬度）新国标的理解与应用

一、引言广东省计量科学研究院负责修订的国家标准GB/T531.1-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分：邵氏硬度计法（邵尔硬度）》（以下简称“本部分”）,已由国家质检总局和国家标准委于2008年6月4日发布．并自2008年12月1日起正式实施。     

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。     

压入式通风条件下巷道断面形状对独头巷道氡浓度影响研究

对某独头巷道排氡通风进行了数值模拟,模拟结果与实验数据吻合良好,探究了压入式通风条件下不同巷道断面形状对独头巷道氡浓度水平和分布规律的影响,结果表明:各断面形状巷道下浓度均满足压入式通风下浓度分布规律,但浓度向外扩散方式由于巷道断面形状不同而各异;氡容易在巷道断面形状中具有尖锐拐角的地方积聚;半圆拱形巷道通风排氡效果最好,不规则形效果最差,不规则形断面的巷道在工作面区域和整体区域的氡浓度要比半圆拱形高出30%-40%。     

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。     

基于仪器化压入硬度和功测试材料杨氏模量的方法

应用量纲定理和有限元方法对仪器化压入响应进行了分析。结果表明:在仪器化压入硬度HOP(即Oliver-Pharr压入硬度)和联合杨氏模量Ec的比值与卸载功We和压入总功Wt的比值间存在近似的函数关系,即HOP/Ec=Γ(We/Wt),其中联合杨氏模量被定义为Ec=1/[(1-2ν)/E+1.32(1-i2ν)/Ei],且Ei,E和iν,ν分别为金刚石压头和被压材料的杨氏模量及泊松比。基于上述关系提出了由仪器化压入硬度和压入比功确定材料杨氏模量的新方法,同时分析了该方法的理论误差。通过试验表明该方法较传统Oliver-Pharr方法具有较高的测试精度。     

差压预冷处理对蒜薹质量损失率和硬度的影响

目的研究差压预冷处理对蒜薹质量损失率和硬度的影响。方法将蒜薹分别置于风速为1,1.5,2 m/s的差压预冷库中,先预冷到4℃,然后装入PE保鲜袋(0.045 mm)中在0℃条件下冰温贮藏,以测定蒜薹的质量损失率和硬度值,并观察细胞显微结构变化,分析差压处理对蒜薹质量损失率和硬度的影响。结果至冰温贮藏结束,预冷风速1,1.5,2m/s和直接贮藏工况下蒜薹的质量损失率依次为3.60%,3.54%,3.89%,3.16%;蒜薹整体硬度值分别占整体硬度初始值的67.3%,68.6%,69.7%,61.0%;各工况下蒜薹整体质量损失率与硬度具有很好的负相关性,蒜薹X位置的质量损失率与硬度的最佳相关系数分别为-0.96,-0.92,-0.92,-0.95;通过延长预冷时间,增大了蒜薹的质量损失率,从而减小了蒜薹的孔隙率,经差压预冷后,预冷风速为1.5 m/s时蒜薹的整体孔隙率最小,2 m/s时蒜薹的整体孔隙率最大。结论在冰温贮藏前,差压预冷处理使蒜薹的质量损失率增加,孔隙率减小,延缓了蒜薹硬度值的下降,在一定程度上延长了货架期。     

显微硬度测量误差对硬度值的影响

前言:测量误差是显微硬度试验误差的主要来源.虽然新技术的应用,使商售的硬度计能够全自动测量,克服了固有的弊端,但仍有大量的硬度计需手摇目测.因此,仍有必要简述压痕d的测量对硬度值的影响,以供从事该项工作的人员参考.     

电沉积工艺参数对块体纳米晶镍硬度的影响

采用直流电沉积方法,通过改变特殊添加剂C7H4NO3SNa·2H2O浓度、电流密度、沉积液温度,制备出不同硬度的块体纳米晶镍覆层材料,利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对沉积覆层材料的组织形貌进行分析,利用显微硬度计测量沉积层材料的显微硬度,对块体纳米晶镍硬度的变化规律进行分析.结果表明:通过改变工艺参数,可获得结构致密,组织均匀的块体纳米晶覆层材料.块体纳米晶镍的硬度随着添加剂C7H4NO3SNa·2H2O浓度的增加而增加;随电流密度的增加,呈现增加趋势,在700A·m-2至1100A·m-2范围内,基本保持不变;随着温度的增加而下降.