纳米压痕实验微米级深度硬度下降现象的研究(英文)

本文针对均匀材料微米级压痕深度,分析接触深度、接触面积、载荷以及加载时间几种因素对实验数据的影响,结合有限元数值模拟,说明压头几何缺陷、接触深度与接触面积的处理并不是造成微米级压痕硬度随压深增大而下降的主要原因,最可能的原因是材料的蠕变特性。进行了不同最大压深实验显示连续刚度法(CSM)将强化蠕变特性对硬度曲线的影响,证明造成该现象的重要原因是纳米压痕实验的实验方法问题。     

材料表面薄膜硬度的测试计算

给出了基于纳米硬度试验的表层薄膜的硬度测算方法。首先研究如何利用有限元计算弥补纳米硬度测量在压痕深度小于百纳米时的精度缺陷，进而探讨薄膜一基体材料系统的硬度随压痕深度变化的规律，最后导出了根据实验曲线预测表层薄膜材料的硬度的公式，并进行了实验验证。     

低速冲击与准静态压痕力下复合材料层合板的损伤等效性

低速冲击与集中准静态压痕(QSI)力对复合材料层合板所造成的损伤具有等效性。通过两类损伤方式对比试验,获得了冲击能量(或准静态压痕力)与层合板损伤面积、损伤宽度和凹坑深度3组对应关系。3组关系的对比分析表明,凹坑深度是表征损伤的最佳参数,因此将凹坑深度作为损伤参数来建立落锤冲击损伤与准静态压痕力损伤间的等效关系。发现拐点是层合板纤维和基体整体抵抗冲击(或准静态压痕力)能力的最大值,两类试验的拐点相差很小,且两类试验变化趋势相同,说明了用集中准静态压痕试验取代落锤低速冲击试验是可行的。对相同凹坑深度下的冲击能量与准静态压痕力进行了数值分析,并提出了冲击能量与准静态压痕力间的等效性公式。研究表明,文中建立的等效性公式能够很好地反映落锤冲击能量与准静态压痕力之间的关系,可为今后由集中准静态压痕试验代替落锤冲击试验提供理论支持。     

PMMA薄膜的AFM纳米压痕实验研究

研究了采用商用的AFM对PMMA进行纳米压痕试验,测定PMMA的力曲线与压痕深度,探讨压痕形成机理和工艺参数的影响,为PMMA的实际应用提供了力学基础.     

不同晶体取向单晶锗的力学性能

为了研究微纳米尺度下单晶锗的力学特性,采用纳米压痕仪对单晶锗(100)(110)和(111)晶面进行了纳米压痕实验,并通过原子力显微镜对材料表面进行了观测。根据单晶锗各晶面的位移-载荷曲线,对单晶锗各晶面的弹性回复率、硬度、弹性模量与压入深度之间的关系进行了分析。结果表明:单晶锗在加载过程中分别经历了弹性变形、塑性变形和脆性变形三个阶段。当压入深度超过500 nm时,加载曲线上有突进点产生;当压入深度超过100 nm时,卸载曲线上有突退点产生。单晶锗的残余压痕形貌表现为凸起状,表明单晶锗具有较低的加工硬化趋势。当压入深度达到100 nm时,单晶锗表现出明显的尺寸效应,且单晶锗(111)晶面具有最低硬度和弹性模量值。表明相对于其他两个晶面,单晶锗(111)晶面具有更好的塑性变形能力。     

单晶铝纳米级硬度试验研究

使用纳米硬度计对单晶铝进行了纳米压痕试验，利用原子力显微镜对压痕形貌进行扫描并计算硬度值，重点观察和分析了纳米级条件下单晶铝的硬度性质，结果表明，当压痕深度小于2000nm时，单晶铝纳米硬度存在尺寸效应现象；从材料性质的角度分析了纳米硬度尺寸效应现象；探讨了纳米硬度和传统硬度本质上的区别，指出其根本原因在于不同尺度下人们对材料性质的关注点不同。     

复合材料层压板低速冲击和准静态压痕损伤等效性的研究

通过对低速冲击试验和准静态压痕试验进行对比,获得了冲击能量(准静态压痕力)与层压板损伤面积、损伤宽度和凹坑深度的三组对应关系.分析表明,损伤面积、损伤宽度和凹坑深度均可作为损伤参数来建立低速冲击和准静态压痕损伤的等效性.当冲击能量或准静态压痕力达到一定值后,三组对应关系曲线上出现拐点,两类试验的拐点相差很小,且两类试验的变化趋势相同,初步说明了用准静态压痕试验替代低速冲击试验是可行的,同时在较低冲击能量(拐点值之前)下准静态压痕力近似等于相对应的冲击能量下冲击过程的最大接触力.对两类试验过程进行分析,准静态压痕试验的初始分层载荷较冲击试验稍低,但两类试验过程中载荷的变化趋势相同,进一步说明了低速冲击试验和准静态压痕试验损伤的等效性.     

5083铝合金力学性能的球压痕法检测研究

介绍了微压痕法在航空铝合金材料力学性能检测的研究.采用球形压头通过多级循环加载方法得到了5083铝合金材料压痕深度与载荷的关系,将微压痕数据输入经过充分训练的人工神经网络模型,计算出材料力学性能参数和材料应力应变曲线,对压痕法测量得到的材料真应力应变曲线与拉伸试验得到的结果进行了比较.     

智能加载激光洛氏硬度标准装置C标尺力值加载系统的控制

介绍了智能加载激光洛氏硬度标准装置C标尺力值加载控制系统,控制部分利用电机控制砝码的运动,利用旋转电磁铁实现砝码的自动变换,利用激光干涉仪实现压痕深度和主轴运行速度的自动测量,实现了压痕深度和力值变化的全程监测以及洛氏硬度试验的自动化。试验结果符合国际洛氏硬度新定义标准草案的要求。     

复合材料韧性评定技术的实验研究

指出复合材料层压板的韧性评定应该包括损伤害限和损伤阻抗两方面内容，实验研究发现冲击凹坑深度是反映韧性最敏感的损伤参数，凹坑深度－冲击能量和冲击后压缩性能的关系曲线存在明显的特点特征点；研究指出有可能用静压痕试验方法替落锤冲击方法来预制损伤，并用4特定层复合材料层压板凹坑深度－压痕力曲线拐点处的接触力作为描述其损伤阻抗性能的物理量，用结构典型铺层复合材料层压板凹坑深度－冲击后压缩破坏应变曲线的门槛值作为描述其损伤容限性能的物理量。     

材料表面两层薄膜硬度的测试计算

给出了基于纳米硬度试验的二层薄膜的硬度测算方法。首先利用有限元方法探讨了二层薄膜一基体材料系统的硬度随压痕深度变化的规律，进而推导和验证了材料系统硬度一位移曲线的拟合公式，最后给出了以压痕实验为基础的二层薄膜材料硬度的计算公式。     

HPO—250型硬度计故障检修1例

东德产HPO－250型硬度计出现如下故障：在试样上打过压痕，压下手柄卸除负荷准备测压痕对角线长度时，硬度计又自动将压头转到垂直位置，负荷也重新加上，使测量压痕无法进行，以至硬度计根本无法使用。首先分析硬度计的电器原理图（见图1），并根据其SK一电源开关；N一保险丝；T一变压器；月一光源灯泡；Xi一水银开关；K一眼位开关；M一按钮开关；DM一电磁铁；SM一电磁铁机械电器动作原理将硬度计的动作程序绘于图2中。图2中带D者为人工操作，带一者表示硬度计最后达到的工作状态。检查硬度计的故障情况如下：a．接通电源开关SK后，…     

选择布氏硬度试验力的经验公式

根据GB231－84标准，布氏硬度试验有2个重要的测试条件，即试样的最小厚度应大于压痕深度的10倍和试验后压痕的直径d应处在0．25D＜d＜0．6D范围内。当压痕直径d—0．375D是最理想的条件，它相当于布氏硬度值HB与试验力F的关系曲线处于平坦区段的中部，此时压入角中一44（o）、维氏硬度利用这个理想条件，选取维氏压头棱面夹角a—136（”），获得较好的相似性。众所周知，试验后压痕直径d的大小与试验力F有直接关系。试验力F愈大，则压痕直径d亦大，反之亦然。在布氏硬度试验中，怎样选择试验力F的大小，使其压痕直径d刚好等于或接近于…     

评定复合材料抗冲击和损伤性能的研究

长期以来，一直采用CAI(冲击后压缩强度)来评定复合材料抗冲击和损伤的能力，大量实验数据证实，它是个物理意义比较含混的力学量，不能正确指导材料研究和设计选材。研究表明，复合材料结构的抗冲击耐久性和含冲击损伤的损伤容限分别对应于材料体系的损伤阻抗和损伤容限，并可以分别用对应静压痕力～凹坑深度曲线拐点的压痕力Fknee,和凹坑深度～压缩破坏应变曲线门槛值CAIT(Compression failure strain After Impact Threshold)来表征。     

纳米级显微硬度试验研究

阐述了一种纳米尺度下测试材料显微硬度的试验方法——深度硬度试验法。并研制了深度硬度试验装置，采用压电陶瓷传感器实现微位移和激光测试超低载荷，该试验装置分辨率高，可以实现纳米级压痕的显微硬度测试。     

复合材料损伤阻抗和损伤容限的性能表征

复合材料结构的设计要求和使用经验提出了复合材料体系损伤阻抗和损伤容限性能表征的需求。在试验研究的基础上，指出长期以来一直使用的CAI(冲击后压缩强度)的物理意义比较含混，不能正确指导材料研究和设计选材，同时提出应分别用典型层压板静压痕力—凹坑深度曲线的最大压痕力Fmax来表征损伤阻抗能性能，用凹坑深度～压缩破坏应变曲线门槛值CAIT(Compression failure strain After Impact Threshold)来表征损伤容限性能，同时给出了测试方法的建议。     

浅谈洛氏硬度C标尺高,中,低示值不吻合问题

前言洛氏C标尺高、中、低示值不吻合的原因众说不一，还没有明确的统一说法，一直困惑试验、检定、维修工作者。查阅近20年的金属洛氏硬度计检定规程对C标尺的规定：（l）JJGllZ－91（现行）规定：高值60～70HRC示值允差为主1．0HRC；中值30～55HRC示值允差为全1．2HRC；低值20～35HRC示值允差为士1．5HRC：（）JJGllZ－83规定：高值55～65HRC示值误差为士1．0HRC；中值40～50HRC示值误差为土1．0HRC；低值25～35HRC示值误差为士1．2HRC；（3）JJGllZ－74规定：高值55～65HRC示值误差为全1．OHRC；中值40～50HRC示…     

陶瓷材料断裂韧性的评定方法

本文评述了陶瓷材料断裂韧性ＫＩｃ的测试方法及其优缺点，并着重分析了应用比较普遍单边切口梁（ＳＥＮＢ）法和显微压痕（ＩＭ）法测ＫＩＣ的影响因素，最后指出这一研究领域存在的问题。     

在内圆磨床上成批加工坐标孔

在精密机械产品中,表面硬度高、又有位置度要求的坐标孔,常规方法是热处理后在坐标磨床上进行加工。但坐标磨床价格昂贵,也不适合批生产要求,且许多工厂尚无此种设备。 我们在生产一种液压伺服阀时,就遇到如图1所示的一组孔。其表面渗碳淬火后硬度为HRC55～60。我厂无坐标磨床,只得在普通内圆磨床上加工。     

基于数字图像处理的布氏硬度压痕直径测量方法

在分析布氏硬度试验压痕图像的基础上,提出了基于数字图像处理的布氏硬度压痕直径测量方法.利用CCD相机获取压痕图像,通过图像分割、目标区域处理、压痕圆拟合等步骤完成图像处理,由此实现对压痕尺寸的自动精确测量.