Измерение механических свойств материалов с нанометровым пространственным разрешением
Измерение механических свойств материалов с нанометровым пространственным разрешением
Измерение механических параметров материалов с нанометровым пространственным разрешением широко применяется в практике современных исследований. Наиболее приоритетно измерение механических параметров для конструкционных, наноструктурированных и функциональных материалов, а также тонких покрытий и плёнок.
Одно из основных механических свойств наноструктурированных материалов – это их твердость. Так как измерение твердости – наименее трудная операция, чем масса прочих разновидностей механических испытаний, и она не влияет на разрушение изделия, данные методики весьма распространены в промышленности и применяются при контроле процессов технологического плана, определении эксплуатационных параметров изделий, определении режимов механической обработки.
Для определения механических характеристик в нанометровом и субмикронном масштабах, исползуются контактные подходы, в основе которых используется контроль по взаимодействию твердого наконечника известной формы, то есть индентора с поверхностной частью материала. К контактным методам можно отнести: вдавливание в материал, то есть наноиндентирование и микро-наноиндетирование; анализ царапин и их нанесение, то есть склерометрия.
При определении механических параметров в нанометровых масштабах отдельное внимание следует уделять шероховатости на поверхности рассматриваемого образца, корректному определению вида наконечника, особенностям пластической деформации рассматриваемого материала, в том числе, пластических навалов по всей площади отпечатка. Шероховатость материала оказывает влияние на определение площади произведённого контакта, так как индентор оказывается на поверхности не в единственном месте, а имеет несколько отметок контакта, где реальная площадь меньше, чем выявленная из модели. Обычно, требование по шероховатости материала сформулировано в методике измерения и его соблюдение обязательно при проведении измерений. В алгоритмы расчета могут вводиться поправочные коэффициенты, которые учитывают не идеальность поверхности исследуемого образца.
