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湖南核工業(yè)納米力學測試技術

來源: 發(fā)布時間:2024-10-07

納米壓痕技術也稱深度敏感壓痕技術(Depth-Sensing Indentation, DSI),是較簡單的測試材料力學性質(zhì)的方法之一,可以在納米尺度上測量材料的各種力學性質(zhì),如載荷-位移曲線、彈性模量、硬度、斷裂韌性、應變硬化效應、粘彈性或蠕變行為等。納米壓痕理論,納米壓痕試驗中典型的載荷-位移曲線。在加載過程中試樣表面首先發(fā)生的是彈性變形,隨著載荷進一步提高,塑性變形開始出現(xiàn)并逐步增大;卸載過程主要是彈性變形恢復的過程,而塑性變形較終使得樣品表面形成了壓痕。圖中Pmax 為較大載荷,hmax 為較大位移,hf為卸載后的位移,S為卸載曲線初期的斜率。納米硬度的計算仍采用傳統(tǒng)的硬度公式H =P/A。式中,H 為硬度 (GPa);P 為較大載荷 ( μ N),即上文中的 P max ;A 為壓痕面積的投影(nm2 )。 納米力學測試在航空航天領域,為超輕、強度高材料研發(fā)提供支持。湖南核工業(yè)納米力學測試技術

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原位納米壓痕儀的主要功能為:安裝于SEM或者FIB中,可以對金屬材料、陶瓷材料、生物材料及復合材料等各種材料精確施加載荷、檢測形變量。在電鏡下進行壓痕、壓縮、彎曲、劃痕、拉伸和疲勞等力學性能測試;此外,還可研究材料在動態(tài)力、熱等多場耦合條件下結(jié)構(gòu)與性能的關系。ALEMNIS原位納米壓痕儀可與多種分析設備聯(lián)用,如掃描電鏡、光學顯微鏡和同步輻射裝置等,并實現(xiàn)多種應用場景。該原位納米壓痕儀是一款能實現(xiàn)本征位移控制模式的壓痕儀。依托于該設備的精巧設計及精細加工,對于不同的應用場景,其均具有靈活性、精確性和可重復性。福建汽車納米力學測試納米力學測試通常在真空或者液體環(huán)境下進行,以保證測試的準確性。

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特點:能同時實現(xiàn)SEM/FIB高分辨成像和納米力學性能測試,力學測量范圍0.5nN-200mN(9個數(shù)量級),位移測量范圍0.05nm-21mm(9個數(shù)量級),五軸(X,Y,Z,旋轉(zhuǎn),傾斜)閉環(huán)控制保證樣品和微力傳感探針的精確對準,能在SEM/FIB較佳工作距離下實現(xiàn)高分辨成像(可達4mm)以及FIB切割和沉積,五軸(X,Y,Z,旋轉(zhuǎn),傾斜)位移記錄器實現(xiàn)樣品臺上多樣品的自動測試和掃描,導電的微力傳感探針可有效減少荷電效應,能夠通過力和位移兩種控制模式實現(xiàn)各種力學測試,例如拉伸、壓縮、彎曲、剪切、循環(huán)和斷裂測試等,電性能測試模塊能夠?qū)崿F(xiàn)力學和電學性能同步測試(樣品座配備6個電極)導電的微力傳感探針可有效減少荷電效應,實現(xiàn)力學性能測試與其他SEM/FIB原位分析手段聯(lián)用,如EDX、EBSD、離子束沉積和切割,兼容于SEM本身的樣品臺,安裝和卸載快捷方便。

將近場聲學和掃描探針顯微術相結(jié)合的掃描探針聲學顯微術是近些年來發(fā)展的納米力學測試方法。掃描探針聲學顯微術有多種應用模式,如超聲力顯微術(ultrasonic force microscopy,UFM)、原子力聲學顯微術(atomic force acoustic microscopy,AFAM)、超聲原子力顯微術(ultrasonic atomic force microscopy,UAFM),掃描聲學力顯微術(scanning acoustic force microscopy,SAFM)等。在以上幾種應用模式中,以基于接觸共振檢測的AFAM 和UAFM 這兩種方法應用較為普遍,有時也將它們統(tǒng)稱為接觸共振力顯微術(contact resonance force microscopy,CRFM)。納米力學測試技術的發(fā)展為納米材料在能源、環(huán)保等領域的應用提供了更多可能性。

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電子/離子束云紋法和電鏡掃描云紋法,利用電子/離子東抗蝕劑制作出10000線/mm的電子/離子東云紋光柵,這種光柵的應用頻率范圍為40~20000線/mm,柵線的較小寬度可達到幾十納米。電鏡掃描條紋的倍增技術用于單晶材料納米級變形測量。其原理是:在測量中,單晶材料的晶格結(jié)構(gòu)由透射電鏡(TEM)采集并記錄在感光膠片上作為試件柵,以幾何光柵為參考柵,較終通過透射電鏡放大倍數(shù)與試件柵的頻率關系對上述兩柵的干涉云紋進行分析,即可獲得單晶材料表面微小的應變場。STM/晶格光柵云紋法,隧道顯微鏡(STM)納米云紋法是測量表面位移的新技術。測量中,把掃描隧道顯微鏡的探針掃描線作為參考柵,把物質(zhì)原子晶格柵結(jié)構(gòu)作為試件柵,然后對這兩組柵線干涉形成的云紋進行納米級變形測量。運用該方法對高定向裂解石墨的納米級變形應變進行測試,得到隨掃描范圍變化的應變場。納米力學測試可以幫助研究人員了解納米材料的力學響應機制,從而推動納米科學的發(fā)展。湖南核工業(yè)納米力學測試技術

納米力學測試可以應用于納米材料的研究和開發(fā),以及納米器件的設計和制造。湖南核工業(yè)納米力學測試技術

銀微納米材料,微納米材料的性能受到其形貌的影響,不同維度類型的銀微納米材料有著不同的應用范圍。零維的銀納米材料包括銀原子和粒徑小于15nm 的銀納米粉,主要提高催化性能、 抗細菌及光性能:一維的銀納米線由化學還原法制備,主要用于透明納米銀線薄膜制備的柔性電子器件;二維的銀微納米片可用球磨法、光誘導法、模板法等方法制備,其在導電漿料及電子元器件等方面有普遍的應用:三維的銀微納米材料包括球形和異形銀粉,球形銀粉主要用于導電漿料填充物,異形銀粉主要應用催化、光學等方面。改善制備方法,實現(xiàn)微納米材雨的形貌授制,提升產(chǎn)物穩(wěn)定性,是銀納米材料研究的發(fā)展方向。預覽與源文檔一致,下載高清無水印微納米技術是一門擁有廣闊應用前景的高新技術,不只在材料科學領域,微納米材料有著普遍的應用,在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中,微納米材料的應用實例不勝枚舉。湖南核工業(yè)納米力學測試技術