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納米硬度概念
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發(fā)布日期：[2010-05-13] 共閱[2620]次 |
納米硬度概念 硬度（hardness）是評價材料力學性能的一種簡單、的手段，已有百年的應用歷史，但是，關于硬度的定義目前尚未統(tǒng)一。從作用形式上，可定義為“某一物體抵抗另一物體產(chǎn)生變形能力的度量”；從變形機理上，可定義為“抵抗彈性變形、塑性變形和破壞的能力”或“材料抵抗殘余變形和破壞的能力”。無論如何定義，在測量固體材料硬度時，總是將一定形狀和尺寸的較硬物體即壓頭以一定的壓力接觸被測試材料表面。硬度測量，不僅與材料的彈性模量、屈服強度、抗拉強度等力學性能有關，還與測量儀器本身的測量條件有密切關系。所以，硬度本身不是一個物理量，而是材料局部區(qū)域力學性能在特定條件下的整體表現(xiàn)。它是材料對外界物體機械作用（壓入或刻劃）的局部抵抗能力的一種表現(xiàn)。
根據(jù)總施加載荷的大小：
宏觀硬度（日本、美國和前蘇聯(lián)等定為10N以上，歐共體國家和機構(gòu)則定為2N以上）
顯微硬度（上限：10N或2N；下限：10mN左右）
納米硬度（一般在700mN以下，有的生產(chǎn)商為了便于研究者模擬顯微硬度，配有10N載荷附件。）
宏觀硬度和顯微硬度適用于較大尺寸的試樣，僅能得到材料的塑性性質(zhì)，隨著現(xiàn)代材料表面工程（氣相沉積、濺射、離子注入、高能束表面改性、熱噴涂等）、微電子、集成微光機電系統(tǒng)、生物和醫(yī)學材料的發(fā)展、試樣本身活表面改性層厚度越來越小，人們在設計時不僅要了解材料的塑性性質(zhì)，更需要掌握材料的彈性性質(zhì)。傳統(tǒng)的硬度測量已無法滿足新材料研究的需要，納米硬度技術應運而生。
納米硬度計有兩種壓痕硬度和劃痕硬度兩種工作模式，它是一種檢測材料微小體積內(nèi)力學性能的先進測試儀器。由于壓痕或劃痕深度一般控制在微米甚至納米尺度，該儀器是進行電子薄膜、各類涂層、材料表面及其該改性的力學性能檢測的理想手段。它不需要將表層從基體上剝離，可以直接給出材料表層力學性質(zhì)的空間分布，例如，能檢測出焊點及其附近材料的力學性質(zhì)。由于試樣準備簡單，即使材料達到可以用其他宏觀方法檢測，該方法仍然是一種可以選擇的方法。
又名：壓痕儀/硬度計/顯微鏡硬度計/超顯微硬度計/動態(tài)超顯微硬度計/納米硬度計/納米壓痕儀等,是一種用于表征各種涂層、薄膜的機械性能、產(chǎn)品品質(zhì)，包括硬度、彈性模量和斷裂韌性等，表征的材料幾乎包括所有類型的材料：柔軟、硬質(zhì)、脆性或延展性材料。
應用領域：
1）半導體技術：保護層、金屬層等
2）數(shù)據(jù)存儲：磁盤保護涂層、圓盤基底上的磁性涂層、CD上的保護涂層等
3）光學元件：隱形眼鏡、光學抗劃涂層、接觸棱鏡
4）裝飾涂層：蒸發(fā)金屬涂層
5）抗磨損涂層：TiN、TiC、DLC、刀具、模具、手機外殼等 6）藥理學：藥片和藥丸、植入器官、生物組織 7）汽車：油漆和聚合物、清漆和修飾、玻璃窗、剎車片 8）一般工程技術應用：抗耐性橡膠、觸摸屏、潤滑劑和潤滑油、滑動軸承、自潤滑系統(tǒng)
9）MEMS微電子領域等
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