平头压痕测试技术及其应用 相关资料

插图：压头的形状最初有。Berkovick（三棱锥）和Vicker压头（四棱锥形），目前又发展了Cube Corener压头（立方角压头）、圆锥压头、球形压头、圆柱压头、环形压头和楔形压头等。不同形状压头的应用范围也有所不同，如Berkovick压头主要用于硬度和模量等的测试，立方角压头主要用于断裂韧度的研究，球形压头适合测量软材料和模拟服役条件下的接触损伤，平压头因其压头前方应力场较为稳定而适用于蠕变现象研究。本书研究的重点是针对不同的材料和材料／结构系统，试图直接建立压痕法和常规法之间的关系，即由压痕法来确定不同材料和材料／结构系统的受压材料的力学性能，并将其应用于单相材料、受限单相材料、颗粒增强材料、薄膜材料／结构系统、纤维界面蠕变特性等几个方面。最近，又将压痕法推广到材料的蠕变损伤规律的研究。与常规标准实验方法相比，压痕实验技术的优越性体现在以下几个方面：①所需实验材料的体积小，使得环境条件更易于控制，从而更加接近实际在役材料的工作环境，提高实验精度，另外还能够在很大程度上降低实验费用。②对试件的形状要求不严格，能够测定一些特殊材料的性能，如生物材料，也有助于降低试件加工成本，缩短加工时间。③实验可以在一个试件上完成，有助于降低由于加工而带来的时间与试件之间的差异，减小实验数据的分散性，提高实验精度。④试件的材料可以从在役材料中直接得到，有助于减小试件与实际在役材料之间的差异。⑤所需实验时间较短，有助于缩短实验周期，提高实验效率。⑥压痕深度与材料硬度之间存在指数关系，可以代替传统的硬度实验。⑦可以用于材料局部特性的测定，如裂纹尖端处应力场的测定等。⑧实验装置体积相对较小，有望实现材料的在役检测。压痕是一个复杂的弹塑性过程，当接触载荷足够小时，压入附近局部区域为弹性变形，随着载荷的增加，最大切应力处达到屈服极限，塑性变形区在周围的弹性材料内扩展，为弹塑性转变阶段。当载荷进一步增加时，塑性区达到材料表面，压入变形进入完全塑性阶段。目前，对于压痕过程的力学分析和模型的建立，主要集中于弹性阶段，采用接触力学的方法。而弹塑性阶段的分析，由于其复杂性，缺乏相应的解析解。对于压痕蠕变、压痕疲劳而言，由于需要考虑的因素更多，对其进行力学分析存在着更大的困难，在理论上还无法获得其力学模型。因此，目前对压痕方法的研究大体从两个方面着

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