納米硬度概念
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發(fā)布日期：[2010-05-13] 共閱[2903]次 |
納米硬度概念 硬度（hardness）是評(píng)價(jià)材料力學(xué)性能的一種簡(jiǎn)單、的手段，已有百年的應(yīng)用歷史，但是，關(guān)于硬度的定義目前尚未統(tǒng)一。從作用形式上，可定義為“某一物體抵抗另一物體產(chǎn)生變形能力的度量”；從變形機(jī)理上，可定義為“抵抗彈性變形、塑性變形和破壞的能力”或“材料抵抗殘余變形和破壞的能力”。無論如何定義，在測(cè)量固體材料硬度時(shí)，總是將一定形狀和尺寸的較硬物體即壓頭以一定的壓力接觸被測(cè)試材料表面。硬度測(cè)量，不僅與材料的彈性模量、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等力學(xué)性能有關(guān)，還與測(cè)量?jī)x器本身的測(cè)量條件有密切關(guān)系。所以，硬度本身不是一個(gè)物理量，而是材料局部區(qū)域力學(xué)性能在特定條件下的整體表現(xiàn)。它是材料對(duì)外界物體機(jī)械作用（壓入或刻劃）的局部抵抗能力的一種表現(xiàn)。
根據(jù)總施加載荷的大?。?br />宏觀硬度（日本、美國(guó)和前蘇聯(lián)等定為10N以上，歐共體國(guó)家和機(jī)構(gòu)則定為2N以上）
顯微硬度（上限：10N或2N；下限：10mN左右）
納米硬度（一般在700mN以下，有的生產(chǎn)商為了便于研究者模擬顯微硬度，配有10N載荷附件。）
宏觀硬度和顯微硬度適用于較大尺寸的試樣，僅能得到材料的塑性性質(zhì)，隨著現(xiàn)代材料表面工程（氣相沉積、濺射、離子注入、高能束表面改性、熱噴涂等）、微電子、集成微光機(jī)電系統(tǒng)、生物和醫(yī)學(xué)材料的發(fā)展、試樣本身活表面改性層厚度越來越小，人們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)不僅要了解材料的塑性性質(zhì)，更需要掌握材料的彈性性質(zhì)。傳統(tǒng)的硬度測(cè)量已無法滿足新材料研究的需要，納米硬度技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
納米硬度計(jì)有兩種壓痕硬度和劃痕硬度兩種工作模式，它是一種檢測(cè)材料微小體積內(nèi)力學(xué)性能的先進(jìn)測(cè)試儀器。由于壓痕或劃痕深度一般控制在微米甚至納米尺度，該儀器是進(jìn)行電子薄膜、各類涂層、材料表面及其該改性的力學(xué)性能檢測(cè)的理想手段。它不需要將表層從基體上剝離，可以直接給出材料表層力學(xué)性質(zhì)的空間分布，例如，能檢測(cè)出焊點(diǎn)及其附近材料的力學(xué)性質(zhì)。由于試樣準(zhǔn)備簡(jiǎn)單，即使材料達(dá)到可以用其他宏觀方法檢測(cè)，該方法仍然是一種可以選擇的方法。
又名：壓痕儀/硬度計(jì)/顯微鏡硬度計(jì)/超顯微硬度計(jì)/動(dòng)態(tài)超顯微硬度計(jì)/納米硬度計(jì)/納米壓痕儀等,是一種用于表征各種涂層、薄膜的機(jī)械性能、產(chǎn)品品質(zhì)，包括硬度、彈性模量和斷裂韌性等，表征的材料幾乎包括所有類型的材料：柔軟、硬質(zhì)、脆性或延展性材料。
應(yīng)用領(lǐng)域：
1）半導(dǎo)體技術(shù)：保護(hù)層、金屬層等
2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：磁盤保護(hù)涂層、圓盤基底上的磁性涂層、CD上的保護(hù)涂層等
3）光學(xué)元件：隱形眼鏡、光學(xué)抗劃涂層、接觸棱鏡
4）裝飾涂層：蒸發(fā)金屬涂層
5）抗磨損涂層：TiN、TiC、DLC、刀具、模具、手機(jī)外殼等 6）藥理學(xué)：藥片和藥丸、植入器官、生物組織 7）汽車：油漆和聚合物、清漆和修飾、玻璃窗、剎車片 8）一般工程技術(shù)應(yīng)用：抗耐性橡膠、觸摸屏、潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑油、滑動(dòng)軸承、自潤(rùn)滑系統(tǒng)
9）MEMS微電子領(lǐng)域等
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