氧化物光学薄膜的压入硬度研究

为了评价离子源辅助对不同氧化物薄膜的影响,采用不同的镀膜设备沉积了TiO_(2)、Ta_(2)O_(5)、ZrO_(2)、SiO_(2)氧化物单层膜,用椭偏仪测量了其折射率和厚度,并用纳米压痕仪测量了不同载荷下材料的杨氏模量和纳米硬度,比较了不同离子源沉积条件下膜层这两个参数的变化。结果表明,离子源辅助能有效增加膜层杨氏模量和压入硬度,TiO_(2)增加了2 GPa,Ta_(2)O_(5)增加了4 GPa,ZrO_(2)增加了2 GPa,和膜层的折射率变化趋势是一致的。纳米压痕法也可作为评价离子源轰击能力的一种手段。

压入硬度的修正方法──根据硬度和塑性系数估算破岩比功

通过分析压入硬度和破岩比功的关系，得出比功更能综合反映岩石的破碎难易程度的结论。为简化比功的测定方法，提出根据压入硬度、塑性系数及破碎坑体积扩大率来估算比功的方法，推导出比功的计算公式，并对比功的计算值和实测值进行了对比，具有一定应用价值。

岩石多次全过程压入硬度的测试试验

介绍了在ＭＴＳ８１５型岩石力学试验机上配置专用夹具和平底圆柱压模后成功地进行岩石表面多次全过程压入破碎试验的情况，分析了这种试验方法与传统的单次压入硬度测试法相比在反映岩石破碎过程特征、表征岩石压入硬度方面所具有的优点。最后指出了进一步研究应解决的几个问题。

仪器化压入硬度与维氏硬度的关系研究

对理想Berkovich压头和维氏压头几何形状的分析表明,名义硬度Hn与维氏硬度HV间存在如下近似函数关系:HV=Hn/1.08。以37种碳钢材料的单轴拉伸实验数据为例,利用非线性有限元分析软件ABAQUS,模拟分析了这组碳钢材料的仪器化压入响应,将得出的名义硬度除以1.08,并与这些碳钢材料维氏硬度的实验数据相比较,两者吻合较好,以上关系的正确性得到了验证。这一关系使仪器化压入硬度与传统硬度间的直接比较成为可能。同时,为薄膜材料、纳米材料等小尺度材料传统硬度的预测提供了可行性方法。

用VB程序求解岩石的压入硬度与塑性系数

介绍了一种用VB程序求解岩石的压入硬度和塑性系数的方法。压力和位移的值通过常规的岩石压入硬度计测得。该方法免去了传统人工求解的繁杂过程 ,精度高 ,结果可靠。

压入硬度与材料单轴强度的关系研究

通过量纲分析和有限元数值计算,对弹塑性材料在Berkovich压头作用下的压入响应进行了分析,揭示了Oliver与Pharr压入硬度与材料屈服强度和单轴强度之和间存在简单的近似函数关系。据此,材料的屈服强度和强度极限之和可以由压入测试获得,铝合金的拉伸与压入实验证实了上述近似函数关系的正确性。基于这一关系,不仅可以利用压入技术对材料强度水平进行直接比较,而且可以预测中低强度结构钢的疲劳极限。多种碳钢和热处理钢的疲劳实验数据验证了利用压入技术预测中低强度结构钢的疲劳极限的有效性。

两种陶瓷材料仪器化压入硬度与维氏硬度的比较分析

使用高精度压入仪分别测试氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷的仪器化压入硬度,并通过测量压痕对角线长度计算两种陶瓷材料的维氏硬度。结果表明:氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷的仪器化压入硬度均高于维氏硬度,两种硬度比值分别为1.225、1.130,基本符合文献所提比值1.195倍的关系,据此,陶瓷材料的维氏硬度可由仪器化压入测试获得,解决了小载荷硬度测试情况下因压痕不够清晰导致的压痕对角线测量困难问题。

橡胶压入硬度试验方法(邵尔硬度)新国标的理解与应用

一、引言广东省计量科学研究院负责修订的国家标准GB/T531.1-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分：邵氏硬度计法（邵尔硬度）》（以下简称“本部分”），已由国家质检总局和国家标准委于2008年6月4日发布．并自2008年12月1日起正式实施。

显微压入硬度试验的残余应力测定方法

将显微压入硬度试验应用到非均匀组织中残余应力的测定,从理论上推导和研究了非均匀组织中微区残余应力分布与其显微硬度的关系,并利用显微硬度测量技术进行实际测量验证,尝试解决微区残余应力测定的难题。对激光熔覆钴基合金层的计算结果显示,显微压入硬度法得到的残余应力分布数据与其他方法测得的激光熔覆层残余应力分布数据具有相同的变化趋势。

非理想情况下薄膜Oliver&Pharr压入硬度的校正

通过量纲分析及有限元数值计算,提出了Berkovich压头尖端钝化情况下残余压应力场中薄膜Oliver&Pharr压入硬度的校正公式及相应校正程序。根据该方法,只要测定薄膜纳米压入加卸载曲线、薄膜中的残余压应力及压头的相对钝化量,便可最终确定理想压头下无残余应力时的薄膜硬度。

百纳米以下压入硬度规律的科学意义和挑战

仪器化压入是广泛应用的微/纳米力学测试方法,可靠的百纳米以下压入硬度尺寸效应的规律及其机理是其中尚未完全认识清楚的问题.本文总结了课题组近期在百纳米以下压入硬度的实验和模拟方面的进展:通过精确控制试样晶向状态和表面粗糙度,表征压头尖端曲率,在大规模分子模拟中引入压头曲率参数,实现了实验和模拟的衔接和相互校核,获得了可靠的百纳米以下的压入硬度规律,并揭示了两种相反的尺寸效应的机理,即常规的随压入深度减小而增大的硬度尺寸效应来源于压头下方材料中位错的形核和传播,而与压入初始阶段的相反尺寸效应来源于压头尖端曲率和材料弹性行为之间的耦合效应;针对压入过程中的位错演化,系统对比了分子动力学和分子静力学的结果可靠性和计算效率与弛豫时间和能量收敛精度参数的关系,提出了选取模拟方法和模拟参数的依据.

钝化压头纳米压入测试硬度的变化及校正

文中通过量纲分析和有限元数值计算,分别对弹塑性材料在Berkovich理想压头和钝化压头作用下的压入响应进行了分析,揭示了理想压头Oliver&Pharr压入硬度与钝化压头压入硬度的关系,据此,可以把钝化压头作用下的压入硬度校正至理想压头下的测试硬度。

确定纳米压入面积函数的改进方法

针对薄膜等微小结构材料力学性能测试面积函数测量问题,提出了一种改善微小压入深度下压头面积函数准确性的方法。该方法将压头与被测样品之间的投影接触面积与压头针尖曲率半径和角度相关联,解决常用的面积函数确定方法在50 nm以下浅压痕测量中不可靠的问题。经实验验证,该面积函数确定方法可以提高微小接触深度下压入硬度和折合模量的测量准确度。

基于微米压痕实验研究页岩力学特性

针对页岩储集层力学特性较难获取的问题,提出基于微米力学测试技术的页岩细观力学特性定量评价方法;通过开展四川盆地长宁区块寒武系龙马溪组页岩露头的微米压痕实验,分析页岩的细观力学特性,评价宏观、细观尺度下页岩力学特性的关系。页岩微米压痕实验结果分析表明:细观弹性模量和压入硬度呈非均匀分布;宏观、细观实验对比分析显示弹性模量的细观实验统计平均值近似于宏观实验测量值。通过引入页岩组成参量——颗粒堆积密度,得到页岩组成与力学性质的关系:细观弹性模量和压入硬度随颗粒堆积密度的增加,呈非线性递增变化。基于硬度-颗粒堆积密度模型,逆向分析细观内聚力和内摩擦角,细观测量值的统计平均值略小于宏观值。微米力学测试技术可较好地表征页岩细观力学特性并有效预测宏观力学参量。

评价页岩压裂形成缝网能力的新方法

页岩储层的"体积压裂",使美国页岩气产业取得巨大成功,有效评价压裂裂缝网络形成的难易程度,是压裂开采的首要目标,目前国内外尚未发现有效的评价方法,为此开发了一种新的测试方法。针对10种岩芯,测试岩石力学参数,并对比分析常用的3种页岩脆性评价方法。采用压后裂隙结构面迹长分布的分维值和面密度对裂缝进行定量表征,并对压后崩落碎块进行对比分析。通过实验认为,杨氏模量和泊松比判别法与塑性系数判别法用于评价岩石脆性,精确度更高;脆性岩石通常表现为高杨氏模量或(和)低泊松比的特征,与单轴抗压强度、抗张强度和压入硬度没有对应关系;压裂裂缝的分布具有统计意义上的分形特征,分维可用于定量评价压后裂缝网络复杂度;硬度越高,压后裂缝密度越小;脆性越强,压后裂缝密度越大。新方法是岩石脆性、硬度和天然裂缝系统(和沉积层理)特征的综合体现,用于评价页岩压后形成缝网的能力,不仅直观可靠,而且简单有效,有利于现场推广应用,对于今后页岩气或致密砂岩气开发的理论研究和现场应用具有一定的指导意义。

基于力学计算的挤压式扩孔器钻进参数寻优

结合土的力学性质，针对水平定向钻进铺管挤压式扩孔器，进行钻进参数的科学设计。建立点一面共轭式的扩孔钻头力学模型，对钻头回转转速寻优，分析钻进速度的影响因子与回拉力的有效控制范围。确定泥浆泵量的匹配值与调整要点，提出合理分配同时回拉、转动、泵送3项动力的思想。通过工程实例验证，为水平定向钻进铺管的扩孔作业提供理论参考。

不同硬度关系换算

不同种类压入硬度的换算,在实际应用中,我们获得硬度可能是通过几种不同的测试方法得来的,为了便于比较,需要对不同的硬度进行换算。目前为止,人们已经对硬度的换算展开了一些研究,但是大多数换算公式是在实际经验的指导下提出,并没有形成一个公认的换算体系。以下是国内在硬度换算方面的一些研究成果。

手工具常用硬度检测方法简介

硬度是材料的一种抵抗弹性变形的特性。硬度也可以指抗弯曲，刻痕，跨损或切割。总体来说硬度可以分为：划痕硬度、压入硬度和回跳硬度等。硬度检测在手工具测试中是一项比较常见的项目，