【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國科學院近代物理研究所材料研究中心在納米壓痕測試方面取得新進展。研究發(fā)現(xiàn)，在進行納米壓痕測試時，使用不同的伯克維奇壓頭會導致試驗結(jié)果不一致(除熔融石英外)，并分析了造成這種情況的原因。相關研究成果發(fā)表在《材料研究與技術雜志》(Journal of Materials Research and Technology)上。注冊儀表網(wǎng)，馬上發(fā)布/獲取信息
納米壓痕測試是高精度儀器化壓入試驗技術，具有無損測試和試驗簡單等優(yōu)點。然而，即使經(jīng)過壓頭面積函數(shù)校準，使用不同的伯克維奇壓頭進行測試仍會產(chǎn)生不一致的結(jié)果，這使得準確測試材料硬度以及比較來自不同實驗室的數(shù)據(jù)變得困難。
研究發(fā)現(xiàn)，導致試驗結(jié)果不一致的主要原因在于壓頭尖端的缺陷和壓痕尺寸效應。伯克維奇壓頭在加工過程中會產(chǎn)生尖端缺陷，且在使用過程中發(fā)生磨損。
為了量化壓頭尖端的缺陷和壓痕尺寸效應對試驗結(jié)果的影響，科研人員利用壓頭面積函數(shù)建立了壓頭的有限元模型，并提出了校正納米壓痕載荷-位移曲線尺寸效應的方法。研究表明，壓頭尖端缺陷對試驗結(jié)果的直接影響較小，而不同的壓頭尖端缺陷通過影響壓痕尺寸效應造成了試驗結(jié)果不一致的現(xiàn)象。
該研究提出的納米壓痕試驗載荷-位移曲線壓痕尺寸效應的校正方法和壓頭建模方法，可用于反向有限元計算測試材料的本構(gòu)關系。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學基金的支持。
圖1. 伯克維奇壓頭原子力顯微鏡等高線云圖
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