本文關鍵詞：微納尺度接觸力學行為實驗研究

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【摘要】：微納尺度下接觸表面容易引發(fā)黏著和磨損,導致微機電系統(tǒng)產生嚴重的黏著、摩擦與磨損問題。它是導致微機械系統(tǒng)在制造和使用中失效的主要因素,也是當前微納機械亟待解決的重要課題。 本課題選題來源于國家自然科學基金項目：“微機械摩擦副接觸力學行為多尺度耦合分析方法研究”的部分內容。首先對微納尺度接觸力學理論進行分析,利用納米壓痕儀和原子力顯微鏡,在探針與試件之間形成球面-平面類型的微機械摩擦副。然后通過探針與不同晶向的試件樣品表面之間的接觸力學行為實驗和接觸滑動力學行為實驗,再利用最后利用原子力顯微鏡掃描壓、劃痕,觀測實驗后試件的表面形貌。最后運用Matlab軟件分析實驗數據,繪制位移-載荷曲線及滑動距離-摩擦力曲線,計算獲得硬度、模量等力學性能參數,分析實驗數據和原子力顯微鏡掃描獲得的表面形貌圖,得出相關規(guī)律： (1)通過分析位移-載荷曲線,發(fā)現在接觸力學行為實驗過程中發(fā)生了較明顯的突進和蠕變,主要原因是材料的內部結構發(fā)生了變化,即晶格變形、晶格重構等。而且在實驗過程中,不同晶向的試件,硬度值和彈性模量值并不相同。 (2)觀察三種晶向的單晶硅試件的壓痕圖片,發(fā)現試件在壓深小于1000nm時,只是發(fā)生了彈塑性變形；在壓深為1000nm時,壓痕周圍出現了裂紋；而在壓深為2000nm時,試件出現了明顯的脆性斷裂。觀察三種晶向的單晶銅試件的壓痕圖片,發(fā)現在接觸力學行為實驗過程中,壓痕周圍沒有裂紋或是脆性斷裂出現。發(fā)現由于銅的延展性很好,脫離接觸后,彈性恢復較小。 (3)對比不同載荷和不同速度情況下的三種晶向的單晶硅試件以及三種晶向的單晶銅試件的滑動距離-摩擦力曲線可以發(fā)現,在接觸滑動力學行為實驗過程中摩擦力并不是恒定不變的。同載荷的情況下,速度越大,相對波動越��；當載荷和速度都相同時,不同晶向的試件曲線是不同的且并不是平滑的曲線；載荷越大速度越大的情況下,探針與試件間的摩擦力波動越小,黏著作用越小。
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH-39;O343.3
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本文編號：1165046