納米壓痕測試

x射線衍射殘余應(yīng)力法 工作原理：當(dāng)多晶材料中存在內(nèi)應(yīng)力時(shí)，必然存在內(nèi)應(yīng)變與之對(duì)應(yīng)，導(dǎo)致其內(nèi)部晶面間距發(fā)生變化，以及x射線衍射譜線產(chǎn)生位移。通過分析衍射峰位置的變化，根據(jù)彈性力學(xué)原理，就可以測量出材料中內(nèi)應(yīng)力大小及方向。
優(yōu)點(diǎn)：能測量出絕對(duì)殘余應(yīng)力，精度較高，可達(dá)到10mpa;
缺點(diǎn)：設(shè)備價(jià)格昂貴，操作復(fù)雜，受材料晶粒度影響較大，對(duì)材料表面狀況要求嚴(yán)格；只能檢測表面應(yīng)力，在測內(nèi)部應(yīng)力時(shí)必須剝層。
納米壓痕技術(shù)是一種比較常用的測試材料力學(xué)性能的方法，由于這一技術(shù)基于高精度位移測試，文獻(xiàn)中有時(shí)也稱之為深度敏感壓痕技術(shù)(depth-sensing indentation technique,dsi)；又由于這一技術(shù)需要借助于高精度位移及載荷測試裝置，文獻(xiàn)中有時(shí)又稱之為儀器化壓痕技術(shù)(instrumented indentation technique,iit)。它通過計(jì)算機(jī)控制壓頭壓入被測材料，實(shí)時(shí)記錄載荷的連續(xù)變化，并且在線監(jiān)測壓入深度,從而得到載荷-深度曲線，通過研究壓頭載荷隨壓痕深度的變化規(guī)律，可以了解材料的微觀結(jié)構(gòu)抵抗外力變形的能力，并計(jì)算出相應(yīng)的力學(xué)性能參數(shù)，整個(gè)壓痕過程包括加載與卸載兩個(gè)階段。加載過程中，壓頭作用在材料上的載荷p會(huì)隨著壓痕深度h的增加而增大，卸載后壓頭回到初始位置，在試樣表面會(huì)殘留的壓痕痕跡，這是由于試樣產(chǎn)生了塑性變形所導(dǎo)致的。
納米壓痕測量技術(shù)最為常用的方法是oliver-pharr(o&p)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的載荷-深度曲線，可以根據(jù)載荷-深度曲線求出彈性模量，而硬度(e)可由大的加載載荷(pmax)和壓痕的殘余變形面積求得。
圖一中，hc表示壓頭壓入試樣時(shí)的接觸深度，ac表示被測試樣與壓頭接觸的半徑，hs表示壓頭壓入試樣時(shí)試樣表面的位移。通過記錄納米壓痕過程中載荷(p)，隨壓頭壓入基體深度(h)變化而變化，得到載荷-深度曲線（如圖二所示），其中 pmax為大的載荷，hmax為大的位移，hf為完全卸載后的殘留的位移量，s為彈性接觸剛度。