科研人員在納米壓痕測(cè)試研究中取得進(jìn)展
中國科學(xué)院近代物理研究所材料研究中心的科研人員最近在納米壓痕測(cè)試方面取得新進(jìn)展。他們發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行納米壓痕測(cè)試時(shí)，使用不同的伯克維奇壓頭會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不一致（除熔融石英外），并對(duì)造成這種情況的原因進(jìn)行了進(jìn)一步分析。相關(guān)研究成果發(fā)表在Journal of Materials Research and Technology上。
納米壓痕測(cè)試是一種高精度儀器化壓入試驗(yàn)技術(shù)，具有無損測(cè)試和試驗(yàn)簡單等優(yōu)點(diǎn)。然而，即使經(jīng)過壓頭面積函數(shù)校準(zhǔn)，使用不同的伯克維奇壓頭進(jìn)行測(cè)試仍會(huì)產(chǎn)生不一致的結(jié)果，這使得準(zhǔn)確測(cè)試材料硬度以及比較來自不同實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)變得困難。
科研人員發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不一致的主要原因在于壓頭尖端的缺陷和壓痕尺寸效應(yīng)。伯克維奇壓頭在加工過程中會(huì)產(chǎn)生尖端缺陷，并且在使用過程中發(fā)生磨損。
為了量化壓頭尖端的缺陷和壓痕尺寸效應(yīng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，科研人員利用壓頭面積函數(shù)建立了壓頭的有限元模型，并提出了校正納米壓痕載荷-位移曲線尺寸效應(yīng)的方法。研究結(jié)果表明，壓頭尖端缺陷對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的直接影響較小，而不同的壓頭尖端缺陷通過影響壓痕尺寸效應(yīng)造成了試驗(yàn)結(jié)果不一致的現(xiàn)象。
該研究提出的納米壓痕試驗(yàn)載荷-位移曲線壓痕尺寸效應(yīng)的校正方法和壓頭建模方法，可以用于反向有限元計(jì)算測(cè)試材料的本構(gòu)關(guān)系。該研究得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.07.063
（能源材料室 供稿）
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