微/纳米力学测试技术及其应用PDF电子书下载

目录 1

前言 1

第1章　绪论 1

1.1　硬度的定义和分类 1

1.2　纳米压入和划入技术 4

的发展 4

1.3　纳米压入和划入技术 5

的特点 5

参考文献 6

2.1.1　Sneddon解 8

2.1　弹性接触 8

第2章　压入接触力学 8

2.1.2　锥形压针 10

2.1.3　球形压针 13

2.1.4　圆柱压针 15

2.2　弹塑性接触 16

2.2.1　塑性发生 16

2.2.2　完全塑性 17

2.2.3　材料响应 18

参考文献 18

3.1　压入硬度和模量 20

第3章　纳米压入测试 20

原理 20

3.2　连续刚度测量 24

3.3　载荷-深度数据确定的 26

材料参数 26

3.3.1　马氏硬度 26

3.3.2　压入蠕变 27

3.3.3　压入松弛 27

3.3.4　压入弹性功和塑性功 27

参考文献 28

4.1.1　玻氏压针 30

4.1.2　立方角压针 30

第4章　纳米压入测试 30

4.1　压针类型 30

方法 30

4.1.3　维氏压针 31

4.1.4　努氏压针 32

4.1.5　圆锥压针 32

4.1.6　球形压针 33

4.1.7　圆柱压针 33

4.1.8　楔形压针 33

4.1.9　考虑因素 34

4.2　测试环节 35

4.2.1　样品准备 35

4.2.2　环境控制 36

4.2.3　间距选择 36

4.2.4　表面探测 36

4.2.5　驱动方式 37

4.2.6　测试步骤 38

4.2.7　测试报告 39

参考文献 39

5.1　直接确认和校准 41

校准 41

第5章　纳米压入的确认和 41

5.2　间接校准 46

5.3　测试和校准的实例 48

参考文献 54

第6章　纳米压入和划入的 55

测量仪器 55

6.1　仪器技术指标的定义 55

6.2　美国MTS公司 57

6.3　美国Hysitron公司 61

6.4　瑞士CSM公司 63

6.5　英国MML公司 65

6.6　澳大利亚CSIRO公司 67

6.7　测量仪器的发展趋势 69

参考文献 70

第7章　力学参量的测量 71

7.1　压入方式 71

7.1.1　硬度和模量 71

7.1.2　断裂韧度 72

7.1.3　蠕变和粘弹行为 74

7.1.4　压入应力-应变 75

曲线 75

部分现象 76

7.1.5　加卸载曲线涉及的 76

7.2　划入方式 80

7.2.1　块体材料 81

7.2.2　薄膜材料 81

7.2.3　粗糙度 83

7.3　弯曲方式 84

7.3.1　微悬臂梁静载弯曲 84

7.3.2　微桥静载弯曲 85

7.3.3　微结构疲劳 85

7.4　吸引方式 86

7.5　声发射测试 87

参考文献 88

7.6　温度测试 88

第8章　影响纳米压入测试的 91

因素 91

8.1　测试仪器的影响 91

8.1.1　压针缺陷 91

8.1.2　测试方法 95

8.1.3　接触零点的确定 97

8.1.4　载荷和位移的分辨力 99

8.2.1　表面吸湿 100

8.2.2　表面粗糙度 100

8.2　样品的表面状态和 100

性质 100

8.2.3　残余应力 101

8.2.4　凹陷和凸起变形 102

8.3　纳米压入和划入测试所 105

面临的问题 105

参考文献 106

9.1　金属材料表面激光强化 109

的力学表征 109

第9章　在表面工程中的 109

应用 109

9.2　硬质膜的力学和摩擦学 114

性能评估 114

9.2.1　显微硬度测试 115

9.2.2　纳米压入测试 116

9.2.3　纳米划入测试 119

9.2.4　膜材的影响 126

参考文献 127

第10章　在微机电系统中的 128

应用 128

10.1.1　典型薄膜材料的硬度和模量 129

10.1　薄膜测试 129

10.1.2　薄膜疲劳 130

10.1.3　淀积工艺对二氧化硅薄膜力学性质的影响 135

10.2　微结构弯曲 138

10.2.1　微结构的静态弯曲 138

10.2.2　微结构的动态弯曲 140

参考文献 142

第11章　在生物及其相关材料 143

中的应用 143

11.1　人工林杉木管胞细胞壁 143

11.2　人体腰椎骨 148

11.3　存储液对人体牙齿微力学性能的影响 149

参考文献 152

第12章　在高聚物中的 153

应用 153

12.1　PMMA单轴拉伸和弯曲 153

力学行为 153

12.2　划入测试的理论分析 154

12.3　韧性行为的描述 156

12.4　脆性行为的描述 158

12.4.1　温度效应 159

12.4.2　应变率效应 159

参考文献 161

第13章　在金属玻璃中 163

的应用 163

13.1　硬度和屈服应力的 163

关系 163

13.2　不连续的塑性变形 164

13.3　压痕形貌和微结构 164

变化 164

13.4　应变率效应 166

13.5　钕基金属玻璃的变形 167

行为 167

参考文献 171

1　测试数量 172

2　压入间距 172

3　压入深度 172

4　泊松比的选择 172

附录　常见问题的回答 172

5　典型材料的参数 173

6　断裂韧度测试压针 173

的选择 173

8　典型材料的压入 174

变形行为 174

7　纳米薄膜的测试 174

9　显微硬度和纳米压入硬度 176

的关系 176

10　压入影响区及其边界 176

效应 176

10.1　压入影响区的有限元 176

模拟 176

10.2　边界距离影响的有限元 178

模拟 178

10.3　压入间距影响的测试 179

参考文献 180