膜基系统纳米压痕实验数据的分析方法研究

编号：NMJS01354

篇名：膜基系统纳米压痕实验数据的分析方法研究

作者： 温涛;

关键词：纳米压痕; 薄膜厚度; 物理性质; 硬度; 弹性模量;

机构： 中国地质大学（北京）;

摘要： 纳米压痕技术是测试固体材料表面机械性质的重要方法,已经有大量的文献是关于纳米压痕测试的,而其中大部分是关于硬度H和弹性模量E_r的相关研究。 连续刚度测试法(CSM)广泛适用于纳米压痕测试,其原理是将一个小的谐振力加到压头上,压头的运动遵循精确的周期性。CSM法的主要优势是提供了动态接触刚度S的直接测量方法,可以测量加载曲线的任何一点的刚度。采用CSM法,可以连续的获得膜基系统的硬度H和杨氏模量E_r,在不同的压入深度可以得到对应的值。很多研究者通过直接分析硬度H和弹性模量E_r随着穿透深度的变化规律来讨论膜基系统中基体的机械性质,并且提取薄膜的机械性质。 论文提出了一个简单而方便的方法,通过纳米压痕仪来测量膜厚。这个方法通过分析纳米压痕曲线的卸载曲线部分,采用二次多项式P=a(h-h_f)~2-P_0对卸载曲线进行拟合,其中P是压痕载荷,P_0是虚拟载荷,用来描述残余接触应力,h_f是完全卸载后的最终压痕深度,a是常数。将P_0/P_(max) vs最大压痕深度h_(max)的曲线作图,曲线将有一个最小值,对应这个最小值的h_(max)就是薄膜的厚度。 同时提出了一个经验公式来描述连续刚度...