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。     

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。     

表层材料硬度检测及结果的对比分析

针对表层材料硬度检测中常用的几种显微硬度仪以及近年来发展的同乡会米压痕技术，对比分析了各种硬度仪的特点及其使用范围，着重指出了显微硬度仪与纳米压痕仪的定义在物理本质上的差别。最后针对最常用的维氏显微硬仪与目前先进的纳米压痕技术，利用有限元数值模拟并结合纳米压痕实验数据，给出了两种硬度值在数量上的关系。     

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。     

压入速度对纳米硬度测量影响的仿真研究

采用分子动力学仿真方法,对纳米硬度测量过程中压入速度的影响进行了研究。结果表明,在其他条件不变的情况下,压入速度越大,硬度测量值就越高。     

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。     

纳米压痕技术表征T800碳纤维的弹性模量和硬度

利用纳米压痕技术对T800SC碳纤维不同取向(纤维轴向与纳米压痕测试面成θ夹角)的弹性模量和硬度进行了测试,结合Weibull分布函数对T800SC碳纤维不同取向的弹性模量和硬度进行统计分析。结果表明:随着测试面与纤维轴向夹角的增大,T800SC碳纤维的弹性模量和硬度逐渐增大。T800SC碳纤维的弹性模量从平行纤维轴向时的(15.84±2.00)GPa增加到垂直纤维轴向时的(50.96±5.73)GPa;T800SC碳纤维的硬度从平行纤维轴向时的(2.71±0.51)GPa增加到垂直纤维轴向时的(5.24±0.91)GPa。对于纤维不同取向的弹性模量,其Weibull模数在9.0~10.5;对于纤维不同取向的硬度,其Weibull模数在6.0~8.0。     

“非均匀性”材料的硬度测试

通过列举和分析典型“非均匀性”材料硬度测试中遇到的问题,提出了对“非均匀性”材料硬度测试的新方法。     

纳米压痕硬度计测方法的研究进展

针对纳米尺度下的材料硬度测量,利用纳米硬度计得到压痕的载荷-压深曲线,并用原子力显微镜得到压痕的三维形貌图.通过载荷-压深曲线和压痕形貌图,以及相应的计算方法,可以得到纳米压痕硬度.纳米压痕硬度计测方法不同,得到的材料硬度值也不同.分析现有的几种纳米压痕硬度计测方法,找出它们的优缺点,并对未来发展方向做了展望.     

纳米计量学与纳米计量测试技术（一）

从纳米计量与测试的总体概念出发，参考Ｔｅｇｕｅ等人的文章，综合国内外在这个领域的研究情况，并引用我们的科研成果，对纳米计量学与纳米计量测试技术发展现状及前景进行了讨论，讨论的问题包括：如何实现纳米尺度计量；建立纳米参考坐标系；产生纳米精度重复运动；纳米精度传感器与纳米会标参考系建立联系；各种纳米精度测量技术的不确定性限制等。     

单晶硅各向异性力学性能纳米压痕实验研究

应用纳米原位压痕仪对单晶硅(100),(110),(111)晶面进行纳米压痕实验,对材料的弹性模量和硬度进行考察。实验结果表明:单晶硅(111)晶面相对于其它两个晶面具有较小的弹性模量和硬度值。通过单晶硅不同晶面原子结构分析,认为晶面原子层的间距分布差异是各晶面弹性模量差异的主要原因。     

电子束快速成形TC18钛合金的显微组织与硬度的关系

研究了电子束快速成形TC18钛合金(简称KTC 18)3种典型退火制度下显微组织演化规律及与显微硬度的关系.结果表明,在700～830℃单一退火条件下,合金相组成为初生α相与亚稳β相,随着温度升高,初生α相体积分数减少,基体显微硬度变化较小;在双重退火条件下,500～650℃之间低温退火过程中会析出细小、编织排列的条状α相,可显著提高基体硬度,随着低温退火温度升高,α析出相粗化且数量变少,导致基体硬度降低;三重退火条件下,高温炉冷和中温退火过程中会产生粗大的竹叶状一次α相,其数量随中温退火温度升高而减少,对显微硬度影响较小.低温退火析出的细小、弥散α相对KTC 18显微硬度影响最大,其数量和尺寸取决于其他类型α相的数量和低温退火制度.     

高回弹性材料的显微硬度测试

本文采用在材料上涂覆胶棉液的方法对高回弹性材料热解沉积碳镀层进行了显微硬度测量。分析了覆膜厚度对测试结果的影响,并对实验条件进行了探讨,总结出一种行之有效的覆膜操作和测试方法。     

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.     

固溶时间对激光选区熔化AlSi10Mg显微组织及显微硬度的影响

采用SEM、EDS、显微硬度等分析方法研究了535℃固溶温度下不同固溶时间对激光选区熔化(Selective laser melting) AlSi10Mg铝合金显微组织及显微硬度的影响。结果表明,在535℃固溶温度下,由纳米尺寸网状Al-Si共晶和过饱和α-Al固溶体组成的激光选区熔化AlSi10Mg显微组织对固溶时间非常敏感,固溶2 min后熔池边界及网状共晶组织消失,固溶5 min后共晶Si便发生明显球化,共晶Si尺寸随着固溶时间的延长而增大。伴随着显微组织的变化,AlSi10Mg的显微硬度从固溶前的HV(119±3.2)迅速降低,并随着固溶时间的延长最终稳定在HV57左右。     

钛硅共晶合金中硅化物及其对显微硬度的影响

观察了钛硅共晶系合金的微观组织。综合分析了X射线能谱（X－EDS）、透射电子显微镜（TEM）以及X射线衍射（XRD）结果，确认了铸态组织中析出的硅化物本质，并测得该硅化物的显微维氏硬度。结果表明，钛硅共晶合金铸态组织由α-Ti和Ti5Si3两相组成。亚共晶钛硅合金中共晶区比枝晶区具有更高的显微硬度，而共晶和过共晶合金的共晶区显微硬度明显高于亚共晶合金。     

微量元素P对NiAl-34Cr合金显微组织和力学性能的影响

采用真空非自耗电弧炉熔炼了四种P含量(0.005%,0.02%,0.05%,0.15%(质量分数))的NiAl-34Cr-xP合金.铸态合金的组织均含有NiAl相和Cr相,为典型的胞状树枝晶组织,且随着P含量的增加胞状树枝晶的平均尺寸逐渐减小.在P含量为0.05%和0.15%的合金中还存在Cr3P相.均匀化热处理后合金...     

等通道转角挤压（ECAP）工艺对Ti-1023合金显微硬度的影响

Ti-1023合金经ECAP工艺加工后其显微硬度随挤压温度的升高先升高再降低,在780℃时出现最大值,这与显微组织中的初生α相、次生α相及β相含量和结构有关.在相变温度以下挤压(空冷)的试样退火后显微硬度比退火前的有所降低;在相变温度以上挤压(水冷)的试样退火后显微硬度比退火前有明显升高,这是因为在退火过程中,试样经挤压后水冷时得到的介稳B相和马氏体组织发生分解,从而使其显微组织中析出了细小的片状α相.挤压后经标准热处理可以显著提高材料的显微硬度,标准热处理对在相变温度以上挤压的试样强化效果更好.     

CCD技术在显微硬度测量中的应用

显微硬度试验方法近百年来一直采用光学读数显微镜或光栅原理对线的方式进行压痕的测量,全部是肉眼读数,不仅容易引起视觉疲劳,造成测量误差,而且由于试验者的不同,测量起来的差异也较大.随着CCD(Charge Coupled Device,电荷藕合器件图像传感器)图像传感器在显微硬度压痕测量领域的应用,这些难题得到了很好的解决.     

加载载荷对橡胶邵尔A型硬度测试的影响

在8种不同加载载荷下对6块橡胶硬度块进行橡胶邵尔A硬度示值比较试验.试验发现,低硬度值的橡胶材料对加载载荷的变化更加敏感,加载载荷的控制对橡胶材料的硬度值示值有重要影响,需严格控制.