利用纳米压痕对多相材料的冶金学研究
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冶金学研究金属元素的物理和化学行为，以及它们的金属间化合物和合金。经历了铸造、锻造、轧制、挤压和机械加工等加工过程的金属，在其相位、微观结构和纹理方面经历了变化。这些变化导致了不同的物理特性，包括材料的硬度、强度、韧性、延展性和耐磨性。金相学经常被用来了解这种特定相、微观结构和纹理的形成机制。
先进材料通常具有特殊微观结构和纹理的多个相，以实现工业实践中目标应用的理想机械性能。 纳米压痕 广泛应用于测量小尺度的材料的机械行为 i ii. 然而，在一个非常小的区域内精确选择特定的压痕位置是具有挑战性和耗时的。我们需要一个可靠的和用户友好的纳米压痕测试程序，以确定材料不同阶段的机械性能，并进行高精度和及时的测量。
测量目标
在这个应用中，我们使用最强大的机械测试仪：NANOVEA PB1000来测量一个多相冶金样品的机械性能。
在这里，我们展示了PB1000在使用我们的高级位置控制器对大型样品表面的多个阶段（晶粒）进行高精度和用户友好的纳米压痕测量的能力。
NANOVEA
PB1000
在这项研究中，我们使用了一个具有多相的冶金样品。在进行压痕测试之前，该样品已被抛光至镜面效果。在样品中确定了四个阶段，即第1阶段、第2阶段、第3阶段和第4阶段，如下所示。
高级平台控制器是一个直观的样品导航工具，它可以根据鼠标的位置自动调整光学显微镜下的样品移动速度。鼠标离视野中心越远，平台向鼠标的方向移动的速度就越快。这提供了一种用户友好的方法来浏览整个样品表面并选择预定的位置进行机械测试。测试位置的坐标被保存和编号，以及它们各自的测试设置，如载荷、加载/卸载速率、地图中的测试数量等。这样的测试程序使用户可以在一个大的样品表面检查出特定的压痕感兴趣的区域，并在不同的位置一次性进行所有的压痕测试，使其成为对具有多个阶段的冶金样品进行机械测试的理想工具。
在这项研究中，我们在光学显微镜下定位了样品的特定相位，并将其整合在一起。 NANOVEA 机械测试仪上的编号 图1.所选位置的坐标被保存下来，然后在下面总结的测试条件下一次性进行自动纳米压痕测试
下面显示的是样品不同阶段的压痕。我们证明了样品台的出色位置控制在 NANOVEA 机械测试仪 允许用户精确定位机械性能测试的目标位置。
压痕的代表性载荷-位移曲线如图所示。 图2，以及用Oliver和Pharr方法计算的相应硬度和杨氏模量iii 中进行了总结和比较。 图3.
ǞǞǞ 第1、2、3阶段 和 4 拥有的平均硬度分别为~5.4、19.6、16.2和7.2 GPa。相对较小的尺寸为 第2阶段 导致其硬度和杨氏模量值的标准偏差更高。
图3: 不同阶段的硬度和杨氏模量
在这项研究中，我们展示了NANOVEA机械测试仪使用高级平台控制器对一个大型冶金样品的多个阶段进行纳米压痕测量。精确的位置控制使用户能够轻松地浏览大型样品表面，直接选择感兴趣的区域进行纳米压痕测量。
所有压痕的位置坐标被保存，然后连续进行。这样的测试程序使得在小范围内的局部机械性能的测量，例如本研究中的多相金属样品，大大减少了时间和用户友好。硬质相2、3和4改善了样品的机械性能，分别拥有约19.6、16.2和7.2GPa的平均硬度，而硬质相1则为约5.4GPa。
该仪器的纳米、微观或宏观模块都包括符合ISO和ASTM标准的压痕、划痕和磨损测试仪模式，在一个系统中提供了最广泛和最方便的测试范围。NANOVEA无与伦比的范围是确定薄或厚、软或硬的涂层、薄膜和基材的全部机械性能的理想解决方案，包括硬度、杨氏模量、断裂韧性、附着力、耐磨性和许多其他性能。
i Oliver, W. C.; Pharr, G. M., 《材料研究杂志》，第19卷，第1期，2004年1月，第3-20页。
ii Schuh, C.A., 《今日材料》，第9卷，第5期，2006年5月，第32-40页。
iii Oliver, W. C.; Pharr, G. M., 《材料研究杂志》，第7卷第6期，1992年6月，第1564-1583页
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