纳米压痕法测量Ti13Nb13Zr医用钛合金蠕变应力指数

在室温下利用纳米压痕仪测量了Ti13Nb13Zr的弹性模量与硬度以及其蠕变行为的规律。通过改变实验的加载速率与最大载荷,确定这两个因素对实验结果的影响。结果表明,Ti13Nb13Zr的弹性模量约为148.1 GPa,硬度约为5.62 GPa。实验结果与加载速率和最大载荷无关,只与材料本身性质相关。最终测得材料的蠕变应力指数范围在28.98~34.66之间。     

5083铝合金表面化学镀Ni-P镀层的力学性能

采用化学镀方法在5083铝合金基体上制备了Ni-P非晶薄膜,采用纳米压痕技术在不同应变速率下研究Ni-P非晶薄膜的硬度、弹性模量和变形行为.结果表明,Ni-P非晶薄膜硬度不是一个恒定值,与纳米压痕的压入深度有关,而弹性模量基本保持不变;载荷-深度曲线出现跳跃及台阶现象与应变速率有关,应变速率愈慢,曲线出现台阶现象越明显;跳跃台阶源于单个剪切带的开动,而在高的应变速率条件下,由于多个剪切带的开动,曲线上便不出现跳跃台阶.     

纳米压痕测试装置机架柔度直接标定法的改进

为获取纳米压痕测试装置的机架柔度,分析了Doerner-Nix、Oliver-Pharr、Sun Yong、Van Vliet等几种机架柔度标定方法,并在Van Vliet方法的基础上,提出了一种直接标定纳米压痕测试装置机架柔度的改进方法.该方法在已有测试装置基础上只需用平头圆棒替换原有压头即可实现对测试装置机架柔度的标定,标定过程接近装置实际工作状态,保证了标定结果的可用性.利用此改进方法标定得到了自主研制的纳米压痕测试装置的机架柔度值为0.00794 mm/N,标定结果与通过Sun Yong方法得到的结果基本一致,说明了改进方法的可信性.提出的改进方法可方便、快速地对纳米压痕测试装置机架柔度进行标定,也可以扩展用于标定其他精密仪器装备的机架柔度.     

γ(甲基丙烯酰氧)丙基倍半硅氧烷膜的制备及纳米压痕实验研究

利用溶胶-凝胶法制备了有机-无机纳米结构材料多面体倍半硅氧烷(PSSO)材料Γ -(甲基丙烯酰氧)丙基倍半硅氧烷膜(MPTS)。用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振谱 (NMR)及激光解吸／电离-飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)表征了MPTS的结构。运用纳米压痕实验法得到了MPTS在常温下的力学常数。结果表明:MPTS具有良好的纳米级结构形态和优异的力学性能。提供了一种合成PSSO材料的方法,并且为这种材料的合理应用特别是对其优异的力学性能的应用提供了参考。     

韧性薄膜/韧性基底体系弹性模量表征的新方法

使用有限元方法(FEM)分析了应变硬化的韧性薄膜/基底体系的锥形压痕过程.通过改变压入深度与薄膜厚度比,从0.01变化到0.85,得到了不同膜/基体系的力学响应,从而建立了压入深度、薄膜厚度和薄膜/基底弹性模量之间的无量纲关系.选取镍薄膜/低碳钢基底进行了纳米压痕试验,根据得到的无量纲关系,计算出了镍膜的弹性模量.同时与Sakai方法[1]得到的结果进行了比较,发现两者之间很吻合,证明该方法切实可行.     

导电原子力显微镜在介质薄膜电流图像检测中产生的假像

对导电原子力显微镜在介质层电流图像检测中存在的假像进行了研究。发现这种假像归因于导电探针针尖较大的直径,其大小与被检测样品表面的缺陷点、漏洞、沟穴大小相关。研究表明,为提高图像分辨率,避免检测过程中存在的假像,需要使用具有纳米直径针尖的超尖导电探针。     

纳米硬度计研究多晶硅微悬臂梁力学特性

微构件的弹性系数影响微型传感器的静态和动态力学特性 ,为了精确的测试和评定微构件的力学特性 ,利用纳米硬度计通过微悬臂梁的弯曲试验来测量其力学特性。运用该方法可精确测量微悬臂梁纳米级弯曲变形 ,在研究微悬臂梁的纯弯曲变形过程中 ,必须考虑压头在微悬臂梁上的压入以及微悬臂沿宽度方向的挠曲。试验研究表明 ,多晶硅微悬臂梁的纯挠曲与载荷成很好的线性关系 ,通过线性关系计算得到梁的弹性模量为 [1± (2 .9%～ 6 .3% ) ]× 15 6 GPa。     

单晶体SOD力学性能的实验及数值模拟

采用纳米压痕硬度计,测量了沸石分子筛方钠石SOD大单晶的力学性能,得到了载荷 位移曲线图和硬度、弹性模量随压痕深度变化的值。并利用ANSYS有限元程序对沸石单晶体SOD的弹性阶段进行了二维数值模拟,考察了摩擦、压头尖端半径对模拟结果的影响,得到了压痕过程中加卸载时的载荷 位移曲线,模拟结果在趋势上与实验结果有较好的吻合,与理论分析的载荷 位移关系基本一致,较好地反应了弹性纳米压痕的实验过程。     

多层耐磨硬涂层纳米力学性能评定新方法

阐述了利用纳米硬度计研究涂层纳米力学特性的纳米压痕方法以及涂层纳米力学特性、附着、断裂韧性的评定指标 ,分析了载荷P与压入深度h关系曲线和载荷P与压入深度平方h2 关系曲线的特征 ,并提出用P -h和P -h2 关系曲线完整描述涂层纳米力学特性的方法 P -h2 曲线与P -h曲线一道就可完整反映涂层界面失效、断裂失效的整个过程 应用该方法对化学气相沉积 (CVD)TiN/Ti(C ,N) /TiC/Ti(C ,N) /TiCTi(C ,N) /TiC七层耐磨硬涂层进行了研究 结果表明 ,其具有较高的硬度、韧性和耐磨性     

纳米压痕法测量纳米晶金属Cu薄膜力学性能的研究

采用纳米压痕法测量了不同厚度（180～1000nm）的纳米晶Cu膜的硬度和弹性模量.结果表明,Cu膜硬度与厚度的关系类似于Hall-Petch关系,而弹性模量与厚度无关,其值相比块体粗晶Cu下降了约20%,分析位移-载荷曲线发现晶粒尺寸越大的Cu膜其位移跳跃现象越明显.另外,对于不同厚度的Cu膜其临界剪切应力的范围约在3.02～4.07GPa之间,基本接近粗晶Cu的理论剪切强度,位错塞积依然是其塑性变形的主要机制.