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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 材料区 » 微米和纳米 » 微纳加工 » 纳米压痕硬度测试相关
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hainess

银虫 (小有名气)

[交流] 纳米压痕硬度测试相关

如题所示，我想了解下关于纳米压痕硬度测试相关的一些知识，比如说我的薄膜材料的改性层大约为200纳米，我要测得改性层的纳米硬度以及弹性模量。
我想知道
1. 测试时的载荷如何选择；
2. 还有最大压痕深度是不是必须控制在200纳米以内；
3. 如果选用的载荷过大，导致最大压痕深度大于200纳米，这样会对硬度和弹性模量造成什么影响；
4. 纳米硬度与弹性模量的计算公式。

希望测试过的朋友不吝赐教，给小弟扫下盲！
感谢！
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1楼 2011-10-17 22:43:52
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回帖支持 ( 显示支持度最高的前 50 名 )

whpit

木虫 (著名写手)
★ ★ ★
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lchpy(金币+2): thanks for your help 2011-10-21 13:59:45
hainess(金币+13): 非常感谢 2011-10-21 20:51:54
1,载荷取决于你材料的硬度，加载方式可以选择
2,为了避免不同材料属性的影响，如果薄膜材料的改性层大约为200纳米，纳米压痕深度应该在至少100nm以内
3 不确定，取决于你薄膜材料与下面材料的性能对比
4 按传统方法二者没直接关系，不过近年来研究人员给出了2者关系，但不通用
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5楼2011-10-21 13:42:45
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zqww

新虫 (初入文坛)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
14楼: Originally posted by cccxa1111 at 2014-05-04 14:30:22
请教，何为连续刚度？谢谢...

说真的  如果连续刚度的概念都不知道 建议你还是先看看基础的书吧
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15楼2014-05-23 20:06:42
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普通回帖

wxzlcx

木虫 (小有名气)
★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
hainess(金币+5): 静态方法，那压入深度多少才好呢？ 2011-10-18 22:15:00
lchpy(金币+1): thanks for your information 2011-10-21 14:00:01
取决于你采用的方法，如果是连续刚度测试方法的话，超过200纳米没有问题，如果是静态方法的话，在200纳米内也会有基底效应的。
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2楼2011-10-18 16:19:57
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BMGS-NANO

新虫 (初入文坛)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
hainess(金币+2): 谢谢参与 2011-10-21 20:51:35
同问啊，有哪路大侠可以为吾等解惑？
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3楼2011-10-19 19:33:28
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hainess

银虫 (小有名气)
我问过老师了，测试时的压入深度要做实验决定
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4楼2011-10-21 12:52:42
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hainess

银虫 (小有名气)
如果离子注入深度为250nm，测纳米压痕硬度时的刺入深度为150nm合适不？？急等回复。
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6楼2012-01-07 23:04:42
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bingan727

木虫 (正式写手)
★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
nuaajsh(金币+1): 鼓励交流 2012-01-08 07:29:38
引用回帖:
1楼: Originally posted by hainess at 2011-10-17 08:43:52:
如题所示，我想了解下关于纳米压痕硬度测试相关的一些知识，比如说我的薄膜材料的改性层大约为200纳米，我要测得改性层的纳米硬度以及弹性模量。
我想知道
1. 测试时的载荷如何选择；
2. 还有最大压痕深度是不 ...

1和2.我本人是做纳米压痕的，但我不是研究薄膜材料。所以所做的载荷更高，不过基于我看过的论文，有个基本的共识。就是为了尽量避免基体材料对测试结果的影响，压痕最大的深度需要小于薄膜厚度的1/10。这主要是因为压痕下方塑性变形区是压痕尺寸的10倍左右。这就意味着你的压痕深度要控制在在20nm以内，至于载荷，你可以具体做次实验，看20nm对应什么载荷，然后载荷在此对应的值一下。
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7楼2012-01-08 03:48:17
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bingan727

木虫 (正式写手)
★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
nuaajsh(金币+1): 鼓励交流 2012-01-08 07:29:52
深度超过了这值，因为塑性变形区已经碰上了你薄膜和基底材料，产生的位错会形成piling up stress,你所得到的硬度会'虚高',杨氏模量也不准。WD Nix是薄膜纳米压痕的大牛，你可以看他的文章，查公式。
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8楼2012-01-08 03:52:25
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bingan727

木虫 (正式写手)
引用回帖:
6楼: Originally posted by hainess at 2012-01-07 09:04:42:
如果离子注入深度为250nm，测纳米压痕硬度时的刺入深度为150nm合适不？？急等回复。

刺入深度要小于25nm,肯定不能那么大的， 数据受基底材料影响太大了。
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hainess
9楼2012-01-08 03:53:38
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hainess

银虫 (小有名气)
送鲜花一朵
引用回帖:
楼: Originally posted by bingan727 at 2012-01-08 03:53:38:
刺入深度要小于25nm,肯定不能那么大的， 数据受基底材料影响太大了。

非常感谢！
我具体情况是这样，我是用Ar离子注入聚酰亚胺复合材料，这材料的表面层是聚酰亚胺，经计算离子注入的深度大于255纳米，注入后该材料的表面层变硬，材料的内部不受影响。
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10楼2012-01-08 10:57:14
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bingan727

木虫 (正式写手)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
这样的情况下，其实你载荷越高，测得的硬度反而越来越低；因为你的基体材料软。这就相当于你压一块砖头，但是砖头呆在烂泥里，你压得力越大，砖头会陷进去。所以载荷还是不能太高。

不知道你能否做出纵侧面的样品，然后做纳米压痕，离表面90纳米处做纳米压痕。当然 这个更加复杂，因为要保证界面跟压头的轴平行。
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11楼2012-01-08 11:34:01
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hainess

银虫 (小有名气)
引用回帖:
楼: Originally posted by bingan727 at 2012-01-08 11:34:01:
这样的情况下，其实你载荷越高，测得的硬度反而越来越低；因为你的基体材料软。这就相当于你压一块砖头，但是砖头呆在烂泥里，你压得力越大，砖头会陷进去。所以载荷还是不能太高。

不知道你能否做出纵侧面的样 ...

受教了，很感谢！
我测的是在同一压入深度下的硬度，比如说我这一组试样测试的都是140nm深度附近的硬度，确实是载荷越高测得的硬度值会小很多，我看到人家做的类似的实验中当载荷高到一定程度时，测得的硬度值会不再改变。我共六个样，各用不同的载荷。
这样来说，基底效应之类的是很难避免了。
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12楼2012-01-08 12:41:23
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WeightLoser

新虫 (初入文坛)
★
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按照行内测试版标准，不能超过膜厚的10%，所以必须低于20nm，但是太大的载荷一般会超过这个深度，纳米压痕仪一般都会有连续刚度的选件，要是不能确定压入深度的情况下，连续刚度就是必要的。
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13楼2013-09-10 19:24:14
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cccxa1111

新虫 (初入文坛)
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13楼: Originally posted by WeightLoser at 2013-09-10 19:24:14
按照行内测试版标准，不能超过膜厚的10%，所以必须低于20nm，但是太大的载荷一般会超过这个深度，纳米压痕仪一般都会有连续刚度的选件，要是不能确定压入深度的情况下，连续刚度就是必要的。

请教，何为连续刚度？谢谢
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14楼2014-05-04 14:30:22
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凉yeah

铜虫 (小有名气)
★
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7楼: Originally posted by bingan727 at 2012-01-08 03:48:17
1和2.我本人是做纳米压痕的，但我不是研究薄膜材料。所以所做的载荷更高，不过基于我看过的论文，有个基本的共识。就是为了尽量避免基体材料对测试结果的影响，压痕最大的深度需要小于薄膜厚度的1/10。这主要是因为 ...

请问纳米压痕对被测试件的厚度有要求吗？一定得是薄件吗?
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16楼2017-02-26 09:04:20
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肉包子MM

新虫 (小有名气)
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7楼: Originally posted by bingan727 at 2012-01-08 03:48:17
1和2.我本人是做纳米压痕的，但我不是研究薄膜材料。所以所做的载荷更高，不过基于我看过的论文，有个基本的共识。就是为了尽量避免基体材料对测试结果的影响，压痕最大的深度需要小于薄膜厚度的1/10。这主要是因为 ...

纳米压痕能测到纳米尺寸的相的硬度吗？是不是只能测光学显微镜下能看见的相？对样品表面有没有要求，腐蚀过的金相表面可以吗？还是说必须是抛光的表面。
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17楼2018-04-26 20:09:01
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