材料力學性能儀器化壓入測試原理

前言

　　隨著表面改性材料、薄膜材料、MEMS（微電子微機械系統(tǒng)）材料、復合材料、納米材料等領域的快速發(fā)展，表面、界面及微尺度材料的工作可靠性由于面臨苛刻工作條件的挑戰(zhàn)，越來越引起人們的重視，成為國內外研究的熱點。然而受尺寸限制，傳統(tǒng)的材料力學性能測試技術及手段已經無法滿足上述材料的力學性能測試需要，致使材料微區(qū)力學性能的測試成為亟待解決的關鍵問題?！　x器化壓人技術是在傳統(tǒng)布氏硬度和維氏硬度試驗基礎上發(fā)展起來的一種微區(qū)和非破壞性的新的材料力學性能測試技術，它通過高精度的同步測試和記錄特定幾何形狀的壓頭壓入及撤離試樣過程的載荷與位移關系，提供比傳統(tǒng)硬度試驗豐富得多的能反映被測試材料力學性能的寶貴信息，該技術因此享有“材料力學性能探針”的美譽。1992年美國商用儀器化納米壓入儀的發(fā)明人W.C.Oliver與Rice大學G.M.Pharr教授共同提出了著名的基于儀器化壓入測試技術確定材料楊氏模量的經典方法，即Oliver-Phar。

內容概要

本書系統(tǒng)闡述了材料楊氏模量的儀器化納米一微米壓入測試原理、硬度“尺寸效應”的準晶粒機制及準宏觀硬度的儀器化納～微米壓入測試原理、傳統(tǒng)維氏硬度與儀器化壓入硬度的關系及維氏硬度的儀器化納一微米壓入測試原理、單軸強度均值與儀器化壓入硬度的關系及單軸強度均值的儀器化納一微米壓入測試原理，最后介紹了材料儀器化壓入載荷一位移曲線的時間無關校正原理。    本書可供材料、力學、物理、機械、電子、生物等領域的研究人員、工程技術人員以及大專院校相關專業(yè)的師生參考。

書籍目錄

第一章　楊氏模量儀器化微米壓入測試原理　1.1　理想錐壓入問題的量綱及有限元分析　1.2　名義硬度與楊氏模量和壓入比功的關系　1.3　Oliver-Pharr硬度與楊氏模量和壓入比功的關系　1.4　p硬度與楊氏模量和壓入比功的關系　1.5　楊氏模量儀器化微米壓入測試方法　1.5.1　基于名義硬度和壓入比功的楊氏模量測試方法　1.5.2　基于0liver-Pharr硬度和壓入比功的楊氏模量測試方法　1.5.3　基于p硬度和壓入比功的楊氏模量測試方法　1.6　楊氏模量儀器化微米壓入測試方法的精度分析　1.7　楊氏模量儀器化微米壓入測試方法的實驗驗證　參考文獻第二章　楊氏模量儀器化納米壓入測試原理  　2.1　Berkovich壓頭的鈍化表征　2.2　名義硬度與楊氏模量、壓入比功以及壓頭鈍化量的關系　2.3　楊氏模量儀器化納米壓入測試方法　2.4　楊氏模量儀器化納米壓入測試方法的精度分析　2.5  楊氏模量儀器化納米壓入測試方法的實驗驗證　參考文獻第三章　準宏觀硬度儀器化納一微米壓入測試原理　3.1　表征應力、表征應變與儀器化壓入硬度及楊氏模量的關系　3.2　塑性區(qū)半徑與壓入深度、儀器化壓入硬度、楊氏模量及硬化指數(shù)的關系　3.3  儀器化納一微米壓入硬度尺寸效應的準晶粒機制　3.4　基于準晶粒機制的準宏觀硬度儀器化納一微米壓入測試方法　3.5　準宏觀硬度儀器化納一微米壓入測試方法的實驗驗證　參考文獻第四章　維氏硬度儀器化納—微米壓入測試原理第五章　單軸強度均值儀器化納—微米壓入測試原理第六章　儀器化壓入載荷—位移曲線的時間無關校正原理

章節(jié)摘錄

　　本章針對儀器化微米壓入實驗，闡述材料楊氏模量新的測試原理與方法。所謂儀器化微米壓入實驗是指利用儀器化壓入儀和金剛石Berkovich壓頭對材料表面實施壓入深度大于或數(shù)微米的壓入實驗。就楊氏模量的測試而言，是指壓人深度大于的壓人實驗。對于此種實驗，可以忽略金剛石壓頭的尖端鈍化對材料儀器化壓入硬度和壓入加、卸載功的影響，因此在對材料壓入問題進行建模分析時可以將金剛石錐形壓頭處理為理想尖端錐形幾何。在此前提下，本章從理想錐壓入問題的量綱分析以及彈性金剛石壓頭壓入彈塑性材料的大變形有限元分析人手，開展了材料壓入響應與材料楊氏模量的關系研究，揭示了三種儀器化壓入硬度，即，名義硬度、Oliver-Pharr硬度以及硬度與儀器化壓入加、卸載功和材料楊氏模量的近似函數(shù)關系，并據此提出了三種儀器化微米壓入測試材料楊氏模量的新方法，最后對所提方法進行了精度估計和多種材料的實驗驗證?！　?.1理想錐壓入問題的量綱及有限元分析　　在儀器化壓入實驗中，三棱錐Berkovich壓頭獲得廣泛應用。與傳統(tǒng)四棱錐Vickers壓頭相比，三棱錐Berkovich壓頭的優(yōu)點在于可以避免壓頭尖端出現(xiàn)橫刃，從而避免在淺壓入時失去幾何自相似的特性。

圖書封面

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