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納米壓痕儀，被研究學(xué)家稱作納米壓入儀，微納米尺度薄膜材料的硬度與楊氏的模量測試都需要用該儀器進(jìn)行運(yùn)作。除此之外，像有機(jī)材料、無機(jī)材料、軟質(zhì)材料、硬質(zhì)材料也可用其進(jìn)行檢測分析。
納米壓痕儀的技術(shù)原理及局限性：
1、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，而試驗所測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算而沒有考慮納米尺度上的尺寸效應(yīng)是這個方法的不足之處。
2、Hainsworth法：由于卸載過程通常被認(rèn)為是一個純彈性過程，可以根據(jù)卸載后的壓痕殘余變形求出材料的硬度，或者從卸載曲線求出材料彈性模量。這兩個方向主要適用于超硬薄膜或各向異性材料，但缺點是材料的塑性變形假設(shè)過于簡單，缺乏有力的理論支持。
3、梯度隨數(shù)變化理論：材料硬度H 依賴于被測材料的深度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算材料的彈性模量。
4、體積占比量法：主要用來計算薄膜或基體組合體系的硬度，但局限于試驗研究方法，基體對薄膜力學(xué)性能的影響在試驗的結(jié)果上不方便排除。
5、分子動力學(xué)模擬法：該方法是在原子尺度上去考慮每個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。
以上這五種原理是在各模式測試過程中會遇到的方法，每一種方法都體現(xiàn)納米壓痕儀與被測材料的關(guān)系，研究人員可根據(jù)不同的條件需求，正確選取測量方法。
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第四屆全國光譜大會
展會城市：株洲市展會時間：2025-05-08