微纳米压痕测试技术:发展与应用
2021-12-03王赵鑫赵宏伟
航空学报 2021年10期
王赵鑫,赵宏伟
吉林大学 机械与航空航天工程学院,长春 130025
随着国家对航空航天及武器装备持续关注,推动着军工自主化,然而仍面临诸如航空发动机、新型材料及高端智能电子元器件等技术瓶颈。材料是一切高新技术的支撑和先导,由于航天器核心零部件往往服役于复杂苛刻加载工况下,例如被誉为“现代工业皇冠上的明珠”的航空发动机涡轮叶片、万米高空飞行的民用航空器、高超声速飞行器及可重复使用飞行器等,因此针对复杂零件材料力学性能测试技术的需求更为迫切,特别是提高接近材料真实服役条件下材料的微观变形损伤机制和性能演变规律的测试能力,是提升核心零件性能稳定性和使用寿命的关键。
传统材料力学性能测试技术通常仅能给出材料宏观力学参量,对复杂载荷条件下材料微观力学行为、服役性能(力、热和电磁等)演化规律及其与组织结构演变间的相关性规律、交互作用机制就很难给出定量解释,因此针对微小尺度材料测试技术应运而生,例如选择微区利用聚焦离子束(FIB)去除材料制备微柱/微梁进行均匀应力/应变加载试验。然而,该技术需要破坏性样品制备、严格的测试条件和大量的操作时间,这使得该技术推广仍存在很大壁垒。另外一种有潜在应用前景的测试技术是微纳米压痕测试方法。
本文着重针对微纳米压痕测试技术的发展与应用进行概述和总结。首先对微纳米压痕测试技术发展历程简要回顾,接下来对微纳米压痕测试系统、经典数据分析方法以及纳米压痕测试技术固有存在的尺度/尺寸效应进行介绍。……
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