王秀芳 包亦望 刘小根 邱 岩

∗(北京建筑大学理学院建筑结构与环境修复功能材料北京市重点实验室，北京102616)

†(中国建筑材料科学研究总院绿色建筑材料国家重点实验室，北京100024)

近年来，压痕试验是测定金属、高聚物和陶瓷等材料力学特性的一种十分有效且简便的方法。通过压头对材料表面加载，然后测出压痕区域，以此来评价材料性能的技术，我们称之为压痕技术。在压痕实验中将力学性能已知的材料与力学性能未知的材料进行接触，分析它们之间的作用力和变形，进而评价和测试材料的力学性能。现代的各种压痕实验方法是从宏观硬度测试实验发展而来的。宏观的硬度测试实验可以追溯到19 世纪，并逐渐发展和完善形成宏观硬度测试的一系列方法，其中包括Brinell，Knoop，Vickers和Rockwell 等各种测试方法[1]。

随着现代微电子材料科学的发展，研究人员开始关注微米尺度(10−6m)和纳米尺度(10−9m)内材料的力学性能，传统的压痕测试技术已经无法满足新材料的需要，因此发展出相应尺度上的压痕实验设备和实验方法，即位移敏感压痕技术。根据压痕尺度不同，可以分为微压痕技术和纳米压痕技术[2]。这些压痕技术可以通过计算机控制载荷连续变化，并且能够在线监测压深量，同时具有非常高的载荷和位移控制精度，以及较大的载荷与位移控制范围，这些特点使这些压痕技术可以测试多种材料系统。通过对压痕实验所测得的载荷–位移曲线进行数据分析，可以间接得到最大载荷时的接触面积，从而避免了困难的直接观测。……