机械工程学报
機械工程學報
궤계공정학보
CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING
2010年
9期
107-112
,共6页
纳动%径向纳动%纳米摩擦学%单晶硅%压头曲率半径
納動%徑嚮納動%納米摩抆學%單晶硅%壓頭麯率半徑
납동%경향납동%납미마찰학%단정규%압두곡솔반경
采用纳米压痕仪,研究了不同曲率半径的金刚石压头在单晶硅表面的径向纳动运行行为和损伤特征.结果表明,相对于尖端名义曲率半径,压头在一定压入深度下的等效曲率半径是决定材料纳动损伤的更有效参数.在50 mN的峰值载荷下,曲率半径20 μm的球形压头在单晶硅表面的径向纳动以弹性变形为主,未观察到明显的纳动损伤;尽管Berkovich压头尖端曲率半径仅为150nm,但其在单晶硅表面产生的纳动损伤却比2μm球形压头轻微.分析其原因,Berkovich压头的等效半锥角为70.32°,远大于2 μm球形压头的半锥角42.50°.因此,Berkovich压头在高载下具有更大的等效曲率半径,产生更轻微的纳动损伤.研究结果还表明,在纳动循环初期,2 μm球形压头和Berkovich压头在硅表面的接触刚度升高较快,单晶硅表面的加工硬化现象明显;而20 μm球形压头基本不引起硅的加工硬化.
採用納米壓痕儀,研究瞭不同麯率半徑的金剛石壓頭在單晶硅錶麵的徑嚮納動運行行為和損傷特徵.結果錶明,相對于尖耑名義麯率半徑,壓頭在一定壓入深度下的等效麯率半徑是決定材料納動損傷的更有效參數.在50 mN的峰值載荷下,麯率半徑20 μm的毬形壓頭在單晶硅錶麵的徑嚮納動以彈性變形為主,未觀察到明顯的納動損傷;儘管Berkovich壓頭尖耑麯率半徑僅為150nm,但其在單晶硅錶麵產生的納動損傷卻比2μm毬形壓頭輕微.分析其原因,Berkovich壓頭的等效半錐角為70.32°,遠大于2 μm毬形壓頭的半錐角42.50°.因此,Berkovich壓頭在高載下具有更大的等效麯率半徑,產生更輕微的納動損傷.研究結果還錶明,在納動循環初期,2 μm毬形壓頭和Berkovich壓頭在硅錶麵的接觸剛度升高較快,單晶硅錶麵的加工硬化現象明顯;而20 μm毬形壓頭基本不引起硅的加工硬化.
채용납미압흔의,연구료불동곡솔반경적금강석압두재단정규표면적경향납동운행행위화손상특정.결과표명,상대우첨단명의곡솔반경,압두재일정압입심도하적등효곡솔반경시결정재료납동손상적경유효삼수.재50 mN적봉치재하하,곡솔반경20 μm적구형압두재단정규표면적경향납동이탄성변형위주,미관찰도명현적납동손상;진관Berkovich압두첨단곡솔반경부위150nm,단기재단정규표면산생적납동손상각비2μm구형압두경미.분석기원인,Berkovich압두적등효반추각위70.32°,원대우2 μm구형압두적반추각42.50°.인차,Berkovich압두재고재하구유경대적등효곡솔반경,산생경경미적납동손상.연구결과환표명,재납동순배초기,2 μm구형압두화Berkovich압두재규표면적접촉강도승고교쾌,단정규표면적가공경화현상명현;이20 μm구형압두기본불인기규적가공경화.
