岱美與您分享納米壓痕儀的技術(shù)原理及局限性

更新時(shí)間：2022-05-24 | 點(diǎn)擊率：920

　　納米壓痕儀是一種準(zhǔn)確，靈活，使用方便的納米級(jí)機(jī)械測(cè)試儀器。它測(cè)量楊氏模量和硬度，包括從納米到毫米的六個(gè)數(shù)量級(jí)的形變測(cè)量。該系統(tǒng)還可以測(cè)量聚合物，凝膠和生物組織的復(fù)數(shù)模量以及薄金屬膜的蠕變響應(yīng)（應(yīng)變率靈敏度）。模塊化選項(xiàng)可適用于各種應(yīng)用：頻率特定測(cè)試，定量刮擦和磨損測(cè)試，集成的基于探頭的成像，高溫納米壓痕測(cè)試，擴(kuò)展負(fù)載容量高達(dá)10N和自定義測(cè)試。

　　納米壓痕儀主要適用于測(cè)量納米尺度的硬度與彈性模量，測(cè)量結(jié)果通過載荷及壓入深度曲線計(jì)算得出，無需應(yīng)用顯微鏡觀測(cè)壓痕面積。可被用于有機(jī)或無機(jī)、軟質(zhì)或硬質(zhì)材料的檢測(cè)分析，包括PVD、CVD、PECVD薄膜，感光薄膜，彩繪油漆，光學(xué)薄膜，微電子鍍膜等等。基體可以為軟質(zhì)或硬質(zhì)材料，包括金屬、合金、半導(dǎo)體、玻璃、礦物和有機(jī)材料等。

　　納米壓痕儀的技術(shù)原理及局限性：

　　1、體積占比量法：主要用來計(jì)算薄膜或基體組合體系的硬度，但局限于試驗(yàn)研究方法，基體對(duì)薄膜力學(xué)性能的影響在試驗(yàn)的結(jié)果上不方便排除。

　　2、分子動(dòng)力學(xué)模擬法：該方法是在原子尺度上去考慮每個(gè)原子上所受到作用力、鍵合能以及晶體晶格常量，并運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)方程來模擬原子間的相互作用結(jié)果，局限性是只適用于原子尺度。　

　　3、Oliver和Pharr法：這是較為常用的一種方法。硬度值可由最大加載載荷和壓痕的殘余變形面積求得，而試驗(yàn)所測(cè)得的載荷一位移曲線，可以從卸載曲線的斜率求出彈性模量。采用原始的硬度定義來進(jìn)行材料的硬度和彈性模量計(jì)算而沒有考慮納米尺度上的尺寸效應(yīng)是這個(gè)方法的不足之處。

　　4、梯度隨數(shù)變化理論：材料硬度H依賴于被測(cè)材料的深度H，有壓人壓頭之稱，并且隨著壓人深度的減小而增大，因此具有尺度效應(yīng)，適用于具有塑性的晶體材料。但該方法就是無法計(jì)算材料的彈性模量。

　　以上這4種原理是在各模式測(cè)試過程中會(huì)遇到的方法，每一種方法都體現(xiàn)納米壓痕儀與被測(cè)材料的關(guān)系，研究人員可根據(jù)不同的條件需求，正確選取測(cè)量方法。

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