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原文传递材料不同深度处的力学性能的测量方法

专利名称：	材料不同深度处的力学性能的测量方法
摘要：	本发明属于机械应力测试固体材料的强度特性技术领域，公开了一种应用纳米压痕测试材料不同深度的力学性能的测量方法。该方法步骤包括：(1)将初始样品通过外力作用制备成一个具有斜截面的待测样品；(2)将待测样品固定于能使得斜截面的表面保持水平的物体上，利用扫描电镜原位纳米压痕仪对置于该物体上的待测样品进行压入测试。该方法使得对匀质材料的力学性能测量误差在5％以下，对非匀质材料力学性能测量误差在10％左右。该方法的操作简单且无需建立复杂模型。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国原子能科学研究院
发明人：	马海亮;袁大庆;范平;张乔丽;朱升云
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-12T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-25T00:00:00+0800
申请号：	CN201910293782.5
公开号：	CN109932262A
分类号：	G01N3/42(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	102413 北京市房山区新镇三强路1号院
主权项：	1.材料不同深度处的力学性能的测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： (1)将厚度为毫米量级的初始样品通过外力作用制备成一个具有斜截面的待测样品；其中该斜截面的斜度根据初始样品表层力学性能的梯度和表层薄区厚度来确定； (2)将待测样品固定于能使得斜截面的表面保持水平的物体上，利用扫描电镜原位纳米压痕仪对置于该物体上的待测样品进行压入测试，该纳米压痕仪的压头垂直压入斜截面的不同位置处；其中硬度测试中的压入深度为100～400nm；并且以一定的距离进行压入实验，该距离的设定以避免压入塑性区之间的互相重叠为准；压入位置对应的材料深度从斜截面角度换算，或在扫描电镜上观察并测量得到。 2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤(1)中初始样品通过外力作用制备成一个具有斜截面的待测样品的步骤为：利用专门夹具对初始样品进行固定、打磨、抛光，以制备带有斜截面的待测样品；所述的夹具包括夹具体、样品底座、紧固螺杆、夹具体底座、调节螺杆、固定螺杆；其中样品底座的形状为带有斜平面的直角梯形体，该直角梯形体的梯度与所述斜截面的斜度相适应；夹具体为长方体型，其几何中心处设置有贯穿的长方体型通道，样品底座与该通道的尺寸相适应；夹具体的一侧设置有紧固螺杆，以在水平方向上固定样品底座；夹具体底座位于夹具体下方，夹具体下方设置有用于样品底座高度调节的调节螺杆及用于将夹具体底座固定在夹具体上的固定螺杆；待测样品制备的步骤为：将初始样品固定在样品底座的斜平面上，且初始样品一侧紧贴斜平面较高的一侧处，然后将样品底座置入夹具体的长方体型空洞内，通过调节螺杆调整样品底座的高度，使得初始样品紧贴斜平面较高的一侧处高出夹具体表面0.5～1mm，另一侧位于夹具体内；对初始样品较高一侧的表面进行打磨、抛光，打磨厚度以初始样品紧贴斜平面较高的一侧处与夹具体表面持平为准。 3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在步骤(1)中将初始样品通过外力作用制备成一个具有斜截面之前先在样品表面粘贴或者镀上一层软质薄膜，其中薄膜的厚度为0.5～1毫米。 4.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤(1)中所述测试材料样品固定在样品座上是通过粘贴的方式固定的。 5.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤(2)中所述打磨采用的是砂纸，并且是依次采用600#、800#、1000#、1500#、2000#、3000#的砂纸分别打磨。 6.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤(2)中所述抛光采用的是三步法：第一步是依次采用3μm、1μm的金刚石抛光液进行抛光；第二步是用粒径为0.05μm的Al2O3抛光液抛光；第三步为用纳米二氧化硅进行最终抛光。 7.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤(1)中所述初始样品的材质为金属、陶瓷及其他无机材料。 8.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤(2)中所述能使得斜截面的表面保持水平的物体上为样品底座。
所属类别：	发明专利