纳米压痕测量精度的影响因素

通过比较45钢拉伸试验与纳米压痕试验得到的弹性模量,分析了影响纳米压痕测试精度的因素及其对测试结果的影响.结果表明:纳米压痕法得到的弹性模量大于拉伸试验法得到的弹性模量;压头形状与尺寸、试样表面粗糙度、定位零点等是影响测量精度的主要因素,尤其是压头尖端的不规则形状使得压头在压入材料的初始阶段与材料之间的相互作用变得复杂.     

变形对镍镀层纳米压痕尺寸效应的影响及预测

为了研究拉伸变形对电沉积镍镀层硬度尺寸效应的影响,用纳米压痕仪对变形前后的镍镀层进行了测试,并通过两种模型对其进行了预测.结果表明:对于镀态和经过10%拉伸变形的镍镀层,压痕硬度随着压痕深度的降低而增加;试验结果能够很好地通过GCV模型来拟合,而Nix-Gao模型只有在压痕深度＞100 nm时才能和试验结果相吻合;纳米压痕硬度尺寸效应对于经过拉伸变形10%的试样更加明显.     

纳米压痕技术理论基础

针对纳米压痕技术的应用现状和存在的问题,分析了现有理论研究方法以及它们的不足之处。在纳米压痕试验的基础上,提出了微硬度的新定义并根据量纲分析方法给出了微硬度的表达式。结果表明纳米尺度上的微硬度可以表达为一个与压入深度无关的常量和一个随压入深度减小而增大的分量,这为深入研究纳米压痕技术及纳米硬度的尺寸效应提供了简单易行的新方法。     

纳米压痕法测试电刷镀镍镀层的硬度和弹性模量

介绍一种新型的多功能纳米材料性能测试仪,阐述仪器工作原理和压痕数据分析法。应用该仪器对钢基体上的电刷镀镍镀层的硬度、弹性模量以及抗压痕形变能力等微观力学性能进行测试,并研究镀层力学性能随镀层厚度的分布规律。结果显示,镀层表层和亚表层存在硬度和弹性模量较高的区域,镀层内部存在缺陷区域的硬度和弹性模量降低,在镀层与基体的界面处存在过渡区。除此以外,整个镀层的力学性能较为一致,没有明显的梯度分布,其平均硬度和弹性模量分别为7.02GPa和183GPa,其中硬度为钢基体的2.9倍。在试验载荷下镍镀层具有比钢更好的抗压痕形变能力。为改进镀层工艺、开发新型体系材料以及扩大镀层应用领域提供了有效数据。     

基于纳米压痕技术和AFM的单晶铝硬度测试实验研究

利用纳米压痕技术对单晶铝作压痕试验,获得载荷-压深的加载和卸载曲线。根据O liver-Pharr方法求出压头与测试材料之间接触表面的投影面积Ac和硬度值Hop。再利用原子显微镜(atom ic force m icroscopy,AFM)得到压痕的真实三维形貌图。结合M atlab对压痕进行分析,得到压痕的真实残余面积Aresidual,并计算出其硬度Hresidual。通过对两组单晶铝的硬度数据进行比较分析:在微纳米尺度下,两种方法计算得到的压痕硬度都存在压痕尺寸效应,Hresidual的压痕尺寸效应比Hop要更明显。     

纳米压痕位移突变机理研究

用铁和ZnO单晶研究纳米压入时的位移突变和蠕变突变.结果表明,电解抛光的纯铁压入时会出现位移突变,突变前后的载荷一位移曲线明显不同,它对应表面膜破裂.而对于ZnO单晶来说,突变前后载荷一位移曲线变化不大,该突变意味着位错的爆发式发射.随加载速率降低,发生位移突变的临界载荷PC也下降.当P＞PC恒载荷蠕变时,位移缓慢升高直至饱和,但无突变;如P＜PC,恒载荷下保持一定时间就会发生蠕变突变,随后位移缓慢升高至饱和;如P＜P++(门槛载荷),则不发生蠕变和蠕变突变.     

纳米压痕技术及其试验研究

介绍纳米压痕技术的基本原理和计算方法 ,从定义、适用范围和压痕面积的获得方法等三个方面指出纳米硬度与常规硬度之间的重要区别 ,对硬度的概念做了进一步讨论。通过试验得出了单晶铝材料的纳米硬度值 ,并与传统计算方法获得的硬度值进行了比较。     

纳米压痕技术及其应用

介绍纳米压痕的一般要领及纳米压痕系统的组成，阐述纳米压痕技术在几个方面的具体应用。     

纳米压痕技术及其应用

介绍了纳米压痕技术在微机电系统、材料科学、摩擦学性能研究、生物工程和信息技术等领域中的应用，以及纳米压痕技术在理论研究方面的进展及今后的研究重点。     

3J21合金箔片纳米压痕尺寸效应分析

在微观的环境下分析和研究压痕尺寸效应,可以为探索薄膜和微机械材料特性提供有力的理论基础和技术指导。用两种试验方法对厚度为100μm的3J21合金箔片进行纳米压痕试验,从试验中获得3J21合金箔片的力学性能参数。通过分析试验数据可知,3J21合金箔片压痕在微纳米级范围内存在明显尺寸效应。利用3种常用的压痕尺寸效应模型对3J21合金箔片的压痕尺寸效应进行描述和分析,结果表明这3种常用模型能够有效地描述3J21合金箔片的压痕尺寸效应,并且后两种模型能较为准确地预测其真实硬度值。     

KDP晶体光学零件超精密加工技术研究的新进展

KDP晶体作为优质的非线性光学材料 ,被广泛的应用于激光非线性光学领域。由于大型KDP晶体具有一系列不利于光学加工的特点 ,因此被公认为是最难加工的光学零件。本文概述了KDP晶体超精密磨削和磁流变抛光的加工方法 ,阐述了KDP晶体光学零件单点金刚石加工技术的研究现状 ,并详细地分析了单点金刚石切削加工时机床精度、加工工艺参数、装夹变形、晶格方向变化、金刚石刀具几何参数、冷却液等对加工表面质量 (平面度、表面粗糙度、小尺度波纹等 )的影响     

基于分子动力学的单晶硅纳米压痕过程分析

基于分子动力学角度,本文主要分析了单晶硅的纳米压痕过程,并尝试解释其瞬间原子位置、作用力变化以及其压痕过程等原理。经过笔者试验发现:磨粒的不断压入,会使单晶硅的硅晶格发生变成,且磨粒产生的能量会以应变能的形式存储在晶格之中。同时,随着硅原子势能增加到一定数值时,硅原子键就会以断裂形式变成非晶层堆积在磨粒下方。当磨粒离开单晶硅时,非晶层开始重构,释放能量,达到新的平衡状态。     

KDP晶体各向异性对切削力的影响研究

对KDP晶体单点金刚石切削中动态切削力产生的原因及变化规律进行深入研究,以揭示材料各向异性对KDP晶体超精密加工切削力的影响。以微观塑性力学和断裂力学理论为基础,建立了切削力新模型,并优选出最佳晶体切削方向,以降低由材料各向异性引起的切削力波动对加工表面质量的影响。     

Nanoindentation Response of Scratched Polymeric Surfaces

The effects of imposed strains on the polymeric surfaces during scratching on the material deformation below the visible surface have not been reported in the literature. The major concern for the polymeric surfaces is the problems related to the effective sectioning for imaging/scanning unlike metal and ceramics. This article describes an experimental qualitative methodology, based on nanoindentation data, to analyze subsurface deformations of polymers resulting from scratch deformations. Poly(styrene), a brittle polymer, poly(methylmethacrylate), a ductile polymer, and poly(etheretherketone), a semicrystalline polymer, were selected for the present study. Nanoindentation responses of the scratched poly(styrene), the scratched poly(methylmethacrylate), and the scratched poly(etheretherketone) surfaces were analyzed with emphasis on the detection of subsurface crazing damage. The polymers were scratched using a 90⁰ conical indenter on a pendulum sclerometer. The scratched polymeric surfaces were assessed using scanning electron microscopy (SEM). The polymeric surfaces were observed to be deformed by a well-known ductile ploughing mechanism. The deformed polymeric surfaces were indented using an MTS Nanoindenter. The data show that the hard asperity scratching initiates subsurface damage, which may tentatively lead to the development of subsurface voidage or crazing in certain areas of the deformed polymers, particularly within the base of the scratch groove. Major conclusions of the work are that the nanoindentation of damaged polymeric surfaces provides a qualitative methodology to estimate the subsurface damage and craze formation. This methodology is important in the context of polymers where conventional effective sectioning of the damaged surface to analyze the subsurface deformations might not be possible.     

KDP晶体无磨料潮解抛光技术研究

综述了KDP晶体无磨料潮解抛光技术的研究现状,介绍了KDP晶体无磨料潮解抛光原理及优势,详细阐述了油包水型无磨料潮解抛光KDP晶体和乙醇—水型无磨料潮解抛光KDP晶体的研究进展,并对其前景进行了展望,提出了今后的重点研究方向。     

KDP晶体表面波纹度的分析与研究

针对工艺参数对KDP晶体表面波纹度值的影响问题,基于二次通用回归旋转组合方法优化KDP晶体单点金刚石飞刀切削工艺参数组合,采用单因素和多因素法分析各因素对表面波纹度的影响规律,并以此为基础优化工艺参数,进行KDP晶体切削实验。试验表明:各因素对表面波纹度的影响程度大小顺序为:进给量二次项、进给量、转速、转速与进给量的交互作用。优化出表面波纹度值最小时的加工工艺参数组合:刀具圆弧半径为9mm;转速为633r/min;进给量为11.8μm/r;背吃刀量为21μm,利用此组工艺参数加工出KDP晶体的表面波纹度为0.02μm。     

单晶硅微桥式梁力学性能的弯曲测试

微梁是微电子机械系统(M EM S)中常见的结构,单晶硅是M EM S最基本、最常用的材料之一,其材料力学性能需要精确的评价。应用光刻等技术加工了六组不同尺寸的微桥式梁试件,并进行了弯曲测试,梯形截面的试件可代表矩形、方形等截面的常见微梁。弯曲测试选用的纳米压痕法适用于弹塑性材料,且可同时获取弹性模量、硬度和弯曲强度等多种力学性能参数。实验测得单晶硅的平均弹性模量为(170.295±2.4850)GPa,没有呈现尺寸效应;弯曲强度在3.24~10.15GPa范围内变化,有较强的尺寸效应,平均硬度为(9.4967±1.7533)GPa,尺寸效应不太明显。     

单晶金刚石刀具机械刃磨技术进展

介绍了单晶金刚石刀具机械刃磨原理和刃磨机理,分析了刀具刃磨面、刃磨方向、刃磨参数和刃磨机床振动等对单晶金刚石刀具刃磨质量和刃磨效率的影响,综述了单晶金刚石刀具机械刃磨技术的发展趋势。     

KDP晶体超精密切削各向异性的理论研究

KDP晶体作为优质的非线性光学材料被广泛应用于“惯性约束核聚变”固体激光器中,且被赋予相当严格的制造精度。本文利用剪切变形比能最大及单晶材料不同晶面晶向剪切弹性模量不同的原理,结合超精密切削模型,从理论上计算出不同晶面、不同晶向及不同刀具前角超精密切削条件下的剪切角,得到其在不同切削条件下的变化规律,并由此解释了切削加工中由KDP晶体各向异性所导致的工件表面粗糙度的各向异性。