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壓痕拉伸測試儀的作用與開發(fā)

更新時間:2024-05-18  |  點(diǎn)擊率:603

納米壓痕儀的作用

納米壓痕儀是一種高分辨率的納米力學(xué)測試系統(tǒng),能夠在微尺度和納米尺度上準(zhǔn)確量化材料的機(jī)械和摩擦學(xué)特性。納米壓痕儀主要用于測量納米尺度的硬度與彈性模量,可以用于研究或測試薄膜等納米材料的接觸剛度、蠕變、彈性功、塑性功、斷裂韌性、應(yīng)力-應(yīng)變曲線、疲勞、存儲模量及損耗模量等特性。這種設(shè)備一般為進(jìn)口,但由于目前國際環(huán)境的影響,諸多國內(nèi)院校研究所均不考慮購買國外的設(shè)備。所以我司應(yīng)某科技大學(xué)要求,共同開發(fā)了一款對金屬材料的球壓痕試驗儀。

此款自動壓痕試驗機(jī)可測量各種材料的硬度,模量,蠕變,松弛和斷裂韌性,從散裝金屬和陶瓷到水凝膠,薄膜,硬質(zhì)涂層。其功能跟進(jìn)口相比肯定有不完善之處。但可以針對某些特定的功能進(jìn)行擴(kuò)展開發(fā)來逐步完善。下面的功能是已經(jīng)完成的壓痕測試儀的部分功能。

載荷-位移曲線

可以實(shí)現(xiàn)載荷加載-部分卸載-加載-部分卸載……的循環(huán),試驗時的起始預(yù)加載載荷設(shè)定為53.378 N (即12.(Hbs ),壓頭壓入試樣測試表面前的行進(jìn)速率設(shè)定為0.508 mm/s (即0.02 in/s)左右,靠近試樣測試表面時降低到0.127 mm/s (即0.005 in/s)左右,而當(dāng)位移傳感器接觸到試樣基準(zhǔn)面時,壓頭行進(jìn)速率進(jìn)一步降低到0.00533 mm/s (即0.00021 in/s)左右,然后壓頭保持該速率緩慢向下運(yùn)動,待到壓頭開始平穩(wěn)接觸測試表面時則進(jìn)入預(yù)加載階段。當(dāng)預(yù)加載載荷達(dá)到設(shè)定值時即停止加載,選擇“繼續(xù)試驗"后正式幵始自動球壓痕試驗。設(shè)置自動球壓痕試驗的最大載荷、載荷加載與卸載的循環(huán)次數(shù)以及每次卸載載荷與當(dāng)前載荷值的100%后自動開始試驗,加載與卸載速率由系統(tǒng)自動控制,在完成最后一次加載后,試驗機(jī)將把載荷卸除并將橫梁及壓頭快速回升到遠(yuǎn)離試樣測試表面的起始高度,單次自動球壓痕試驗正式結(jié)束

真應(yīng)力-應(yīng)變曲線

自動球壓痕試驗獲得的載荷-位移曲線如圖所示,圖中僅列出了3個加、卸載循環(huán)周期。通過添加“部分卸載"環(huán)節(jié),有助于確定每個加載循環(huán)點(diǎn)的總壓痕深度以及殘余壓痕深度

屈服強(qiáng)度

屈服強(qiáng)度計算

其中dt為總壓痕直徑;ht為總壓痕深度;D為壓頭直徑。

試驗過程中每一個加載、卸載循環(huán)周期都能測量到球壓頭的總壓入深度ht,并可根據(jù)上式將其轉(zhuǎn)化為總的壓痕直徑dt。根據(jù)載荷-位移曲線,每個ht都對應(yīng)一個載荷P,以dt/D為橫坐標(biāo),P/dt2Mpa)為縱坐標(biāo)繪制換算屈服強(qiáng)度曲線

抗拉強(qiáng)度

εp=ln(1+ε)

上式中,εp為真應(yīng)變,ε為工程應(yīng)變,根據(jù)真應(yīng)力-應(yīng)變曲線的數(shù)據(jù),將其橫坐標(biāo)改為工程應(yīng)變ε,繪制真應(yīng)力-工程應(yīng)變曲線

再就是如斷裂韌度測試等。若需要此方面的技術(shù)參數(shù)可以咨詢聯(lián)往檢測設(shè)備!


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