A method for measuring nano-hardness of superhard materials considering the elastic deformation of indenters belongs to the field of nano-hardness measurement technology. The steps are as follows: firstly, based on Hertz elastic contact theory, a model of elastic contact between two objects is established, and the calculation formula of hardness is deduced according to this model; secondly, the area function of the indenter is calibrated according to the loading and unloading data of the fused quartz sample by loading standard fused quartz sample with indenter under different pressure depths; thirdly, the area function obtained by step 2 is used to measure the surface obtained by nanoindentation test. The hardness of the tested sample can be obtained by calculating the sample data. The method for measuring nano-hardness of superhard material considering elastic deformation of indenter is established, and the formula for calculating hardness takes elastic deformation of indenter into account, so that the hardness of the material measured can be more accurately evaluated. The area function of the invention is the linear relationship between the contact area and the maximum pressure depth, and the data processing is simpler.
【技术实现步骤摘要】
一种考虑压头弹性变形的超硬材料纳米硬度测量方法
本专利技术属于纳米硬度测量
,具体涉及一种考虑压头弹性变形的超硬材料纳米硬度测量方法,应用于材料表面纳米尺度力学性能的检测。
技术介绍
纳米压痕技术指的是使用标准几何形状的压头对被测样品进行加载,通过力和位移传感器记录加载的力和位移,从而获得材料的硬度、杨氏模量等许多力学性能指标。由于采用纳米压痕技术可以直接从载荷—位移曲线中得到材料的力学性能,而不需要测量压痕的面积。所以只要仪器精度足够高,能在纳米尺度进行测量,就能快速获得材料的纳米硬度等参数。Oliver-Pharr方法是仪器化纳米压痕技术中最常用的力学参数计算方法,该方法由Oliver和Pharr与1992年提出。Oliver-Pharr方法的应用范围有一定的限制,该方法要求在整个纳米压痕过程中,压头的几何形貌保持不变,即保持不同压深下对应的接触面积是固定的。然而对于硬度接近甚至高于金刚石硬度的超硬材料,采用金刚石压头测量这些超硬材料时,金刚石压头必然会产生一定的变形,包括弹性变形和塑性变形。目前,对于超硬材料的硬度测量研究,包括以下内容。中国学者Zong.等人在对金刚石刀具的后续热处理研究过程中也观察到了超硬金刚石表面的现象。Zong.等学者采用纳米压痕技术对热处理后刀具表面的力学性能进行测试,发现处理后的金刚石表面力学性能出现了明显的变化,它的硬度和弹性模量在压入深度为6nm达到最大值,分别为650GPa和24000GPa,约为金刚石实际硬度的6.5倍和实际弹性模量的12倍。俄罗斯的学者V.D.Blank等人合成了新型的C60富勒烯聚合物,该 ...
【技术保护点】
1.一种考虑压头弹性变形的超硬材料纳米硬度测量方法,其特征在于:所述的方法步骤如下:步骤一:基于Hertz弹性接触理论,建立两物体弹性接触的模型,根据此模型推导硬度的计算公式;步骤二:采用纳米压痕试验,用压头在不同纳米压痕深度下加载标准融石英样品,根据融石英样品的加卸载数据校准压头的面积函数;步骤三:用步骤二获得的面积函数对通过纳米压痕试验获得的被测样品数据进行计算,即可获得被测样品的硬度。
【技术特征摘要】
1.一种考虑压头弹性变形的超硬材料纳米硬度测量方法,其特征在于:所述的方法步骤如下:步骤一:基于Hertz弹性接触理论,建立两物体弹性接触的模型,根据此模型推导硬度的计算公式;步骤二:采用纳米压痕试验,用压头在不同纳米压痕深度下加载标准融石英样品,根据融石英样品的加卸载数据校准压头的面积函数;步骤三:用步骤二获得的面积函数对通过纳米压痕试验获得的被测样品数据进行计算,即可获得被测样品的硬度。2.根据权利要求1所述的一种考虑压头弹性变形量时超硬材料纳米硬度的测量方法,其特征在于:步骤一中,所述的硬度的计算公式如下:式中,Pmax为...
【专利技术属性】
技术研发人员:宗文俊,钟锋辉,孙涛,
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。