原子力显微镜针尖诱导聚氧乙烯熔体结晶的研究

原子力显微镜(AFM)是研究高分子结晶行为的一种重要实验手段.在使用AFM原位观察高分子结晶时,为保证能真实地反映结晶过程,一个必须注意的问题是要避免AFM针尖的影响.与此同时,人们考察了在AFM扫描时针尖诱导高分子结晶成核的情况.若使用AFM接触模式(contactmode),扫描时容易造     

固体跨尺度压痕标度律的研究与展望

压痕标度律是对通过压痕试验方法测定固体材料力学性能参量问题所给出的一般性结论, 具有重要的理论意义, 是探寻材料力学性能潜在规律的方法论研究. 本综述论文系统而简要地介绍如下主要内容: 采用传统理论对传统固体材料压痕标度律的研究回顾; 采用跨尺度力学理论对先进固体材料的跨尺度压痕标度律的研究回顾. 总结并得到了如下主要结论: 传统固体材料压痕标度律可由一空间曲面完整描绘, 若进一步已知某类无量纲独立参量的取值范围, 则该空间曲面可退化为系列平面曲线族; 先进固体材料(新材料)的跨尺度压痕标度律可由一个三维函数关系完整描绘, 若存在某类独立无量纲参量取值范围已知, 则该三维函数关系将退化为系列空间曲面族. 压痕标度律的未来研究发展仍将重点集中在建立新材料的跨尺度压痕标度律上, 以试图从根本上解决新材料力学性能标准规范难以建立的理论问题. 除此之外也将重点关注建立各类功能新材料的多尺度及跨尺度压痕标度律规律.      

球形压痕的残余变形分析(英文)

球形压痕技术在材料力学属性,诸如硬度,弹性模量等的测量中得到了广泛的应用。应用Twyman-Green及云纹干涉法并配合相移技术,本文对IN783合金进行了一系列的球形压痕实验研究,并对残余压痕的面内(u, v)及离面( w)变形场进行了定量测量和分析。应用面内变形测量结果,进一步对试件表面的应力-应变分布进行了分析和计算,并在离面变形场的基础上,确立了压痕周围的弹塑性边界,从而进一步应用面内的分析结果,得到材料的屈服强度。应用压痕实验的接触半径和压力并配合Tabor经验公式,本文进一步得到了材料的应力应变曲线。实验结果与已知的IN783合金相吻合。对所涉及的一系列压痕实验,本文也进行了二维有限元分析并得到了比较一致的结果。     

辉光放电聚合物结构及力学性质研究

采用低压等离子体聚合技术,通过调整工作气压和反式二丁烯(T₂B)与H₂流量比制备了辉光放电聚合物(GDP)涂层. 利用傅里叶变换红外吸收光谱和元素分析法讨论了工作气压和T₂B与H₂流量比对GDP涂层内部H原子含量及结构的影响,并且通过纳米压痕技术对GDP涂层的硬度及杨氏模量进行了表征.研究结果表明:降低工作气压和T₂B与H₂流量比,GDP涂层内sp³ C 关键词： 傅里叶变换红外光谱 纳米压痕 杨氏模量 硬度     

纳米压痕过程的三维有限元数值试验研究

采用有限元方法模拟了纳米压痕仪的加、卸载过程，三维有限元模型考虑了纳米压痕仪的标准Berkovich压头．介绍了有限元模型的几何参数、边界条件、材料特性与加载方式，讨论了摩擦、滑动机制、试件模型的大小对计算结果的影响，进行了计算结果与标准试样实验结果的比较，证实了模拟的可靠性．在此基础上，重点研究了压头尖端曲率半径对纳米压痕实验数据的影响．对比分析了尖端曲率半径r＝0与r＝100nm两种压头的材料压痕载荷—位移曲线．结果表明，当压头尖端曲率半径r≠0时，基于经典的均匀连续介质力学本构理论、传统的实验手段与数据处理方法，压痕硬度值会随着压痕深度的减小而升高．     

氮化钛沉积膜的摩擦性能研究

采用等离子电弧沉积法在9Crl8钢表面制备了厚约0．5μm的TiN薄膜，通过显微硬度测试以及纳米压痕和纳米划痕试验，对比考察了9Crl8钢及其表面T|N薄膜的机械和摩擦性能．结果表明，9Crl8钢及其表面T．N沉积膜的纳米硬度分别为8GPa和38GPa，弹性模量分别为250GPa和580GPa，9Crl8、TiN和有机薄膜的摩擦系数分别为0．40、0．12和0．10；TiN沉积膜可显著提高基体钢的承载和耐磨能力．     

基于分数阶流变模型的铁基块体非晶合金黏弹性行为研究

采用分数阶黏弹单元替代经典模型中的黏壶, 结合非晶合金在外加载荷作用下的微观结构演化, 建立了以分数阶微积分表示的非晶合金黏弹性本构模型. 并根据Hertz弹性理论及分数阶黏弹性本构模型, 推导了块体非晶合金在纳米压痕球形压头下的位移与载荷及时间关系式. 基于推导的解析式, 对铁基块体非晶合金在表观弹性区的纳米压痕位移与载荷及时间曲线进行了非线性拟合分析. 相较于整数阶模型, 分数阶模型不仅具有较高的拟合精度, 其拟合参数能敏锐地反应加载速率对块体非晶合金黏弹性行为的影响, 且参数的变化规律与载荷作用下非晶合金微观结构演化呈现出较强的相关性.     

纳米压痕法测量Cu的室温蠕变速率敏感指数

把恒加载速率/载荷法（const.P·/P）和恒载荷法（const.P）相结合，提出了一个稳态加载和长时间保载的纳米压痕蠕变试验新方法.该方法不仅适用于高蠕变能力的低熔点材料，也适用于低蠕变能力和存在压痕尺寸效应的高熔点材料.用该方法确定Cu的室温蠕变速率敏感指数m为0.01，并发现其值不受加载段所用的P·/P值和达到的最大压入位移h-max的影响. 关键词： 纳米压痕 铜 蠕变 蠕变速率敏感指数     

Mechanical behavior of Cu-Zr bulk metallic glasses （BMGs）： A molecular dynamics approach

In the present work, three-dimensional molecular dynamics simulation is carried out to elucidate the nanoindentation behaviors of CuZr Bulk metallic glasses (BMGs). The substrate indenter system is modeled using hybrid interatomic potentials including both many-body Finnis Sinclair (FS) and two-body Morse potentials. A spherical rigid indenter (diameter = 60(1 = 10-10 m)) is employed to simulate the indentation process. Three samples of BMGs including Cu25Zr75 , Cu50Zr50 , and Cu75Zr25 are designed and the metallic glasses are formed by rapid cooling from the melt state at about 2000 K. The radial distribution functions are analyzed to reveal the dynamical evolution of the structure of the atoms with different compositions and different cooling rates. The mechanical behavior can be well understood in terms of load-depth curves and Hardness-depth curves during the nanoindentation process. Our results indicate a positive linear relationship between the hardness and the Cu concentration of the BMG sample. To reveal the importance of cooling rate provided during the processing of BMGs, we investigate the indentation behaviors of Cu50Zr50 at three different quenching rates. Nanoindentation results and radial distribution function (RDF) curves at room temperature indicate that a sample can be made harder and more stable by slowing down the quenching rate.