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        納米壓痕儀應用領(lǐng)域廣泛的原因

        更新時間:2022-10-25      點擊次數(shù):1445
           納米壓痕儀主要用于測量納米尺度的硬度與彈性模量,可以用于研究或測試薄膜等納米材料的接觸剛度、蠕變、彈性功、塑性功、斷裂韌性、應力-應變曲線、疲勞、存儲模量及損耗模量等特性。
           可適用于有機或無機、軟質(zhì)或硬質(zhì)材料的檢測分析,包括PVD、CVD、PECVD薄膜,感光薄膜,彩繪釉漆,光學薄膜,微電子鍍膜,保護性薄膜,裝飾性薄膜等等?;w可以為軟質(zhì)或硬質(zhì)材料,包括金屬、合金、半導體、玻璃、礦物和有機材料等。
         
          主要應用領(lǐng)域:
         
          1、半導體技術(shù)(鈍化層、鍍金屬、Bond Pads);
         
          2、存儲材料(磁盤的保護層、磁盤基底上的磁性涂層、CD的保護層);
         
          3、光學組件(*頭、光纖、光學刮擦保護層);
         
          4、金屬蒸鍍層與防磨損涂層(TiN、TiC、DLC切割工具);
         
          5、藥理學(藥片、植入材料、生物組織);
         
          6、工程學(油漆涂料、橡膠、觸摸屏、MEMS)等行業(yè)。
         
          納米壓痕技術(shù)大體上有5種技術(shù)理論:
         
          (1)、Oliver和Pharr方法:根據(jù)試驗所測得的載荷一位移曲線,可以從卸載曲線的斜率求出彈性模量,而硬度值則可由zui大加載載荷和壓痕的殘余變形面積求得。該方法的不足之處是采用傳統(tǒng)的硬度定義來進行材料的硬度和彈性模量計算,沒有考慮納米尺度上的尺寸效應。
         
          (2)、應變梯度理論:材料硬度H 依賴于壓頭壓人被測材料的深度h,并且隨著壓人深度的減小而增大,因此具有尺度效應。該方法適用于具有塑性的晶體材料。但該方法無法計算材料的彈性模量。
         
          (3)、Hainsworth方法:由于卸載過程通常被認為是一個純彈性過程,可以從卸載曲線求出材料彈性模量,并且可以根據(jù)卸載后的壓痕殘余變形求出材料的硬度。該方法適用于超硬薄膜或各向異性材料,因為它們的卸載曲線無法與現(xiàn)有的模型相吻合。該方法的缺點是材料的塑性變形假設(shè)過于簡單,缺乏理論上支持。
         
          (4)、體積比重法 :主要用來計算薄膜/基體組合體系的硬度,但多局限于試驗研究方法,試驗的結(jié)果也難以排除基體對薄膜力學性能的影響。
         
          (5)、分子動力學模擬 :該方法在原子尺度上考慮每個原子上所受到作用力、鍵合能以及晶體晶格常量,并運用牛頓運動方程來模擬原子間的相互作用結(jié)果,從而對納米尺度上的壓痕機理進行解釋。

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