数字式通用硬度计

外力经负荷传感器量度后施加于压头,取代砝码-杠杆载荷系统,位移传感器在线测取压痕深度,在机内更换相应的压头,实现硬度计的数字化和通用性,预期可适应硬度的常规检验,准确性更好。     

原位压痕仪机械载荷分析与控制方法设计

以提高对产品材料硬度及其抗形变能力的测量效果,本研究首先分析了金属压痕仪的测量原理,发现影响其极限机械载荷控制的因素与压头形状与表面粗糙程度有关。因此,通过应力响应系数分析压头过渡圆角半径、过渡角度与极限载荷的关系。然后在加载平衡的约束下,以材料截面中心为加载中心获取极限机械载荷,再通过控制拉伸与弯曲载荷实现对压痕仪极限机械载荷的控制。试验分析表明:降低压头结构的应力集中系数能够提升极限机械载荷控制效果,且压头粗糙面值越大,越利于极限机械载荷控制;压痕深度及压入深度与极限破坏载荷呈正比,当拟合参数取值为1.0时,可确保极限机械载荷控制效果达到最佳;此外,该方法能够有效提升金属材料力学性能的测量精度,在拉伸-弯曲载荷作用下,确保金属材料各项力学性能接近极限值。     

HBX-5硬度计扶正工装

HBX-5携带式布氏硬度计广泛用于调质处理大件的硬度检查。此种硬度计的测量误差较大,误差来源于:(1)硬度计本身精度较低(±8％);(2)读数显微镜对压痕的观测误差;(3)打硬度时,要求钢管同工件垂直,但是,凭人为的“注意”,往往不能满足要求而使测量造成误差。在两个人为的因素中,前者是逐步提高的问题;我们的工作是针对后一个因素的,即制造了一种工装,在操作时,对硬度计钢管起到扶正作用,结构如图所示。     

热障涂层平头压痕蠕变研究

研究典型热障涂层(thermal barrier coating,TBC)系统在圆柱形平头压痕下的蠕变响应。考虑刚性压头、弹性压头和弹性磨损压头作用下,压头压痕深度随时间的变化规律和压头前方的Mises应力分布,分析压头尺寸和外载荷变化对压痕深度和Mises应力分布的影响．可以得出结论,平头压痕下TBC系统的蠕变在较短时间内即达到稳态,压痕深度随外载荷和压头半径的增大而增大;在相同载荷和压头半径下,压痕深度的影响表现为弹性磨损心头大于弹性压头,弹性压头大于刚性压头;对于弹性磨损压头,在相同载荷和压头半径下,压痕深度随磨损圆角半径的增大而增大。     

数显式硬度检测仪

<正> 美国宾夕法尼亚州的KrautKramer Branson公司研制成功一种小载荷微型超声波硬度检测仪,可以直接显示出洛氏硬度(HRC20～68)和维氏硬度(Hv50—990)值,从而可以减小单位之间误差的换算误差和各种材料的硬度。用一件维氏金刚钻压头在低负荷下进行检测,可形成1.0显微压痕,实质上可以看作无损(非破坏性)检测。     

用数字散斑相关技术研究压痕尺寸效应

采用数字散斑相关技术计算了被测表面硬度压痕周围的塑性变形场特征,结合不同显微硬度测试方法的结果及有限元模拟结果,系统讨论了压痕尺寸效应问题.结果表明:在不同测试条件下,被测表面压痕周围的变形表现出两种状态,并且与载荷有关,使表面变形方向改变的载荷与产生压痕尺寸效应时的载荷是比较接近的;说明现有压痕计算在建模时不论载荷大小,而采用一种模型是不合理的,即当压头压入材料的深度不同时应该采用不同的模型进行分析计算.     

HD_7-10B型携带式洛维硬度计

HD7-B10型携带式洛维硬度计是牡丹江市机械研究所于1975年研制成功的新产品。该硬度计和一般洛氏、维氏硬度计的检验原理不同,它是以10公斤的轻压负荷加于90°圆锥角的金刚石压头上,根据其压入金属试件的深度来确定洛氏和维氏硬度值。 仪器由磁性底座、机体、主机组(包括金刚石压头)、升降机构、指示器等部分组成。由于该仪器具有体积小、重量轻(仅3.6公斤);压痕深度不超过0.2毫米、不影响工件表面质量;操作简便;机体稳定不易倾倒;具有磁性底座等特点,故除了可测量小型零部件的硬度值外,还可直接测量大而复杂的零部件,如凸轮、曲轴、主轴…     

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.     

泡沫材料的硬度测量

<正> 测定密实弹性体的硬度,通常可用肖氏A 硬度计,当硬度范围在HSA20～90之间时能准确测出,超出此范围时,测量精度及重复精度就较差。由于肖氏A 压头前端是一个平截头锥体,所加负荷又较高,在测量泡沫材料时,由于压头的刺入,将使试件损坏。有时在测量经过机加工的零件时,压头也有可能停滞在泡沫工件表面的多孔气囊中,因而使读数出现严重失真。为避免上述问题,泡沫材料的硬度可用肖氏○测定,它是使用一个球形压头,测量     

利用剩余磁场法检查汽车连杆硬度

前言在目前的工业生产中,有很多零件在热处理之后,必须测定其硬度。而目前被广泛使用的仍是布氏、洛氏等机械式硬度计,维氏及超声硬度计应用还不普遍。我厂很多汽车零件在热处理后都要进行硬度检查。对调质零件检查硬度要包括三个环节:在零件上用磨轮磨平面;用硬度计钢球压痕;检查压痕直径(大量生产中凭熟练工人目测)。这种方法,劳动强度大,生产效率低,目测误差大。生产的发展向我们提出了无损、快速、准确、自动检查硬     

泡沫材料的硬度测量

测定密实弹性体的硬度,通常可用肖氏A硬度计,当硬度范围在HSA20～90之间时能准确测出,超出此范围时,测量精度及重复精度就较差。由于肖氏A压头前端是一个平截头锥体,所加负荷又较高,在测量泡沫材料时,由于压头的刺入,将使试件损坏。有时在测     

光学石英玻璃纳米级加工性能

提出了一种石英玻璃仿真模型的构建方法,并应用分子动力学(MD)仿真结合纳米压痕实验对石英玻璃进行了纳米级加工性能的研究。通过计算石英玻璃模型的密度和纳米硬度,验证了模型的准确性。对石英玻璃进行了纳米压痕实验,得到了压痕曲线并观察了纳米压痕形貌。最后,对纳米级压痕过程进行了仿真,通过计算配位数研究了损伤层的形成及扩展机理。计算得到的石英玻璃模型的纳米硬度约为9.7~10.7GPa,密度约为2.28g/cm3,与实际测量结果基本一致。仿真结果表明:石英玻璃有着稳定的塑性变形和少量的弹性变形,且存在压痕的尺寸效应。当压头压下时会形成大量的原子稠密区,失去原来共价键的强度,形成损伤层;而表面形貌主要是由于压头向两侧挤压原子和压头的黏附作用形成的。仿真和实验结果都表明石英玻璃比较适合超精密加工。     

单晶硅纳米力学性能的测试

对材料纳米力学性能测试手段进行了研究,着重分析了纳米压痕技术的原理和方法.结合纳米压痕技术,采用尖端四面体Vickers型单晶金刚石压头对单晶硅(100)晶面进行了纳米压痕实验测试.实验发现,在载荷为1 000 mN时,晶体硅出现了明显的裂纹和脆性断裂;而在载荷低于80 mN的情况下,晶体硅则表现出延性特性.此外,在不同载荷条件下对晶体硅的硬度进行了实验测试,测试结果发现,不同载荷条件下晶体硅的硬度测量值存在较大的差异,认为导致这种差异的原因在于压痕区域晶体硅所受压力不同,使得晶体硅内部结构发生了改变,较为准确的单晶硅的硬度测量值为15.7 GPa.     

布氏硬度压痕直径与洛氏硬度值换算经验公式

在现场生产中,经常使用布氏硬度计测量大型淬火件硬度,根据布氏硬度与洛氏硬度换算表,我们归纳出一个计算简单且容易记住的经验公式:HRC'=(479-100D)/4。其中D为φ10mm钢球压头在3000kg压力下压在工件上的压痕直径测量值。附表为洛氏硬度在HRC20～50之间的压痕直径洛     

金刚石压头焊接工艺的探讨

金刚石是已知的最硬的物质。为了保证硬度量值的准确一致,在我们工作中,按照检定规程对硬度计进行全面检定时,发现金刚石压头由于长期使用(以洛氏硬度计用金刚石圆锥体压头为最常见和明显),金刚石同焊接质或焊接质同压头体出现裂纹,使金刚石锥体与压头柄轴线的同轴度,倾斜度严重超差,从而影响硬度试验数据的准确性。     

测试位置对纳米压痕法测Nb/Cu复合材料线材硬度的影响

通过塑性变形获得不同直径的Nb/Cu复合材料线材,采用纳米硬度计测得其不同区域的载荷-位移曲线,用SEM和SPM观察压痕的形貌,研究了测试位置对复合材料硬度测试结果的影响。结果表明:卸载后的压痕深度与最大压痕深度的比值(hf/hmax)不大于0.8时,位于铌丝、Cu-0层和Cu-1层纳米复合区域的压痕周围只存在极少量堆积,压痕表面比较平整,其硬度可以准确地反映Nb/Cu复合材料的硬度;另外,随着复合材料直径的减小,材料硬度呈现明显的上升趋势。     

摩擦表面膜纳米力学性能评定新方法

介绍了新型纳米压痕技术的基本测量原理，该技术利用加载-卸载过程中压痕对载荷和压入深度的敏感关系，测试材料的硬度和弹性模量等力学性能。由于该技术纳米级的压头位移和纳牛顿级的作用力，使之成为研究摩擦表面膜的有力工具，应用纳米压痕法对纳米铜摩擦表面膜进行了硬度和弹性模量的测试和分析。     

基于AFM的压痕硬度自动检测算法的研究

由纳米硬度计可测得载荷-压深曲线,并由原子力显微镜可以扫描得到压痕图.在对单晶硅压痕硬度的检测试验中,用Matlab软件对获得的数据进行处理,编制了利用压痕边长法、直接面积法、Oliver-Pharr法和压痕功法等计算压痕硬度方法的程序,可以自动计算压痕的面积和体积并计算得到单晶硅的硬度值.     

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。     

磷酸二氢钾单晶体纳米压痕的力学行为

磷酸二氢钾(KH2PO4, KDP)单晶体的纳米力学特性是研究其超精密加工重要依据之一.试验针对(001)晶面和三倍频晶面采用带有针尖半径为50 nm的Berkovich压头的纳米压痕仪对KDP晶体进行力学特性分析,结果表明,两个晶面的纳米硬度H和弹性模量E都表现出强烈的载荷依赖效应.应用Meyer定律和修正比例样件阻尼(Modified proportional specimen resistance, MPSR)模型揭示和说明KDP晶体纳米压痕尺寸效应现象是一种载荷和压痕深度非线性比例阻尼的结果;对加工样件的Raman光谱分析结果表明,加工表面残余应力是影响压痕尺寸效应的非线性程度的重要因素.对材料加载位移曲线的进一步观测发现存在加载突进现象,该现象和材料的弹塑性转变密切相关.