刘明， 严富文， 高诚辉

(福州大学机械工程及自动化学院， 福建 福州 350108)

0 引言

划痕测试法具有可靠性高、 操作简单、 样品易于制备等优点[1]， 常被用于评估金属[2]、 聚合物[3-4]、 玻璃[5-6]、 涂层[7]等的各项力学性能， 比如： 断裂韧性[8]、 摩擦系数[9]、 划痕硬度[10]、 涂层和基体间的结合强度[11]等. 划痕测试的常用方法是给压头施加一定的法向载荷， 让其在试样表面划刻出一条沟槽， 进而测量试样的表面轮廓、 压入深度、 残余深度、 摩擦系数和声发射等参数[12]. 通常， 有许多因素会影响材料的划痕响应， 比如： 法向载荷[13]、 界面温度[14]、 表面粗糙度[15]、 试样倾斜[16-17]等. 此外， 滑动速度也是影响材料划痕响应的一个重要因素. Geng等[18]对PC进行纳米划痕实验， 发现滑动速度增大时， 压入深度和残余深度先线性减小， 然后几乎保持恒定； 弹性恢复率呈对数形式增加， 并可以通过Arruda-Boyce模型进行解释. Bandyopadhyay等[19]通过微米划痕测试研究了钠钙硅玻璃的变形行为， 发现压头和试样接触区域的最大拉应力和最大切应力均随滑动速度的增加而增大； 划痕宽度、 压入深度和磨损率均随滑动速度的增大而减小. Zhou等[20]在0.05～15 mm·s-1的速度范围内对紫铜进行划痕测试， 发现在较小的法向载荷下， 滑动速度对摩擦系数几乎无影响； 而当法向载荷较大时， 摩擦系数随滑动速度先减小随后趋于稳定.

微米划痕测试可模拟微切削和机械抛光过程， 其中， 滑动速度对最终的表面成型有着重要影响. PC、 熔融石英、 紫铜和镁合金AZ31四种材料在制造业中有着广泛应用。……