儀器化壓痕測(cè)試技術(shù)作為表征材料力學(xué)性能的重要手段,可以有效地測(cè)量小尺寸材料的彈性模量、硬度和蠕變等力學(xué)性能參數(shù),相比于傳統(tǒng)的檢測(cè)方法更有著無(wú)損檢測(cè)和節(jié)約試驗(yàn)成本的突出優(yōu)勢(shì),對(duì)表面工程、微電子、集成微光機(jī)電系統(tǒng)、生物工程和醫(yī)學(xué)材料等領(lǐng)域的發(fā)展有著良好的幫助。為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)的宏觀與顯微力學(xué)性能測(cè)試方法的不足,眾多研究學(xué)者提出并完善的儀器化壓痕測(cè)試技術(shù)逐漸成為材料力學(xué)性能領(lǐng)域最常用的測(cè)試手段之一。本論文結(jié)合當(dāng)前壓痕測(cè)試技術(shù)和測(cè)試儀器的特點(diǎn),制定了大行程微米尺度壓痕儀的設(shè)計(jì)目標(biāo),完成了儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、儀器關(guān)鍵部件和整體結(jié)構(gòu)分析、儀器調(diào)試和校驗(yàn)、測(cè)控軟件設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)等相關(guān)工作,并基于調(diào)試成功的儀器進(jìn)行了典型材料的壓痕試驗(yàn)可靠性研究。主要內(nèi)容如下:（1）基于壓痕測(cè)試儀器中常用的驅(qū)動(dòng)技術(shù)和檢測(cè)技術(shù),根據(jù)設(shè)計(jì)需求完成微米尺度壓痕測(cè)試裝置的驅(qū)動(dòng)和精密檢測(cè)部件的選型工作,選用步進(jìn)電機(jī)作為壓痕儀器的驅(qū)動(dòng)方式,采用應(yīng)變片式的載荷傳感器和光柵式的位移傳感器作為壓痕儀器的檢測(cè)方式。針對(duì)壓痕試驗(yàn)中常用的Berkovich壓頭、Vickers壓頭和圓錐壓頭等,基于經(jīng)典Oliver-Pharr壓痕測(cè)試方法進(jìn)行理論闡釋。（2）... 

【文章來(lái)源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

壓頭與試驗(yàn)樣品接觸面積示意圖[57]

Doerner與Nix研發(fā)的壓痕儀[61]

湘潭大學(xué)碩士研究生論文5據(jù)進(jìn)行處理分析，即可計(jì)算出試驗(yàn)樣品的力學(xué)參數(shù)[50]，他們研發(fā)出的壓痕儀器結(jié)構(gòu)如圖1.3所示。圖1.3Oliver和Pharr研發(fā)的壓痕儀器[50]2002年，Minnesota大學(xué)的Thurn和Cook等[72]研究人員將納米壓入測(cè)量原理應(yīng)用到宏觀壓入試驗(yàn)，并且自制了一臺(tái)宏觀壓入儀，儀器的結(jié)構(gòu)如圖1.4所示。該儀器的最大測(cè)試載荷為100N，儀器的位移分辨率為50nm，儀器的載荷分辨率為50mN。圖1.4Thurn和Cook等研發(fā)的壓痕儀器[72]2004年，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的Rabe等[66]研發(fā)出了一臺(tái)壓痕測(cè)試裝置，該儀器可以與掃描電鏡配合起來(lái)對(duì)有原位監(jiān)測(cè)需求的試驗(yàn)樣品進(jìn)行壓痕測(cè)試。該儀器由于其工作特性，設(shè)計(jì)地較為精巧，所搭配的各項(xiàng)傳感器的精度都很高，其主要部件有：可平面移動(dòng)的測(cè)試臺(tái)，精密傳感器和壓痕驅(qū)動(dòng)部件以及提供大行程移動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)等。在進(jìn)行原位試驗(yàn)之前需要先將整個(gè)壓痕裝置在電鏡內(nèi)部固定好，以便壓痕儀器能夠穩(wěn)定的進(jìn)行試驗(yàn)工作，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)發(fā)出指令控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)整個(gè)精密壓入部件的宏觀移動(dòng)，當(dāng)整個(gè)精密壓入部件調(diào)整至電鏡可以進(jìn)行觀察的恰當(dāng)位置后，即可開(kāi)始?jí)汉墼囼?yàn)的加載、保載和卸載步驟。進(jìn)行壓痕試


本文編號(hào)：3304818