納米壓痕儀( nano2indenter)是一種先進(jìn)的測(cè)試材料表面
力學(xué)性能的儀器,它高分辨率的致動(dòng)器和傳感器可以控制和監(jiān)測(cè)壓頭在材料中的壓入和退出,能夠提供高分辨率連續(xù)載荷和位移的測(cè)量。它能夠直接從載荷2位移曲線中實(shí)時(shí)獲得接觸面積,不需要通過(guò)光學(xué)方法測(cè)定壓痕面積,顯著減小測(cè)量誤差,非常適合于較淺的壓痕深度,它能夠同時(shí)完成多種力學(xué)性能的測(cè)試,最直接測(cè)量的是硬度(H)和彈性模量( E) ,測(cè)量精度小于10%。納米壓痕儀的探針載荷、位移數(shù)據(jù)可以連續(xù)記錄下來(lái),得到一條載荷曲線。
(1) 納米壓痕法是一種較理想的CVD金剛石涂層的納米硬度、彈性模量等力學(xué)性能測(cè)試方法,當(dāng)壓入深度大于100 nm時(shí),彈性模量與納米硬度的測(cè)試結(jié)果逐漸趨于穩(wěn)定;
(2) 較高或較低的襯底溫度都會(huì)導(dǎo)致硬質(zhì)合金刀具上CVD金剛石涂層的納米硬度、彈性模量降低;隨著反應(yīng)室氣壓、反應(yīng)氣體中CH4 含量的增加,硬質(zhì)合金刀具上CVD金剛石涂層的納米硬度、彈性模量降低;沉積時(shí)間低于6 h時(shí),沉積時(shí)間對(duì)硬質(zhì)合金刀具上CVD金剛石涂層的納米硬度、彈性模量影響顯著,沉積時(shí)間超過(guò)6 h后,沉積時(shí)間對(duì)硬質(zhì)合金刀具上CVD金剛石涂層的納米硬度、彈性模量逐漸趨向穩(wěn)定;
(3) CVD金剛石膜中sp2 含量增加、晶界、晶界上的缺陷使得CVD金剛石膜的納米硬度和彈性模量降低,反應(yīng)室氣壓的增加、較高或較低的襯底溫度、反應(yīng)氣體中CH4 含量的增加都將導(dǎo)致膜中sp2 結(jié)構(gòu)的石墨和非晶碳含量增加,較短的沉積時(shí)間、反應(yīng)室氣壓的增加、反應(yīng)氣體中CH4 含量的增加會(huì)使得CVD金剛石膜的晶粒細(xì)小,導(dǎo)致晶界增多,使得CVD金剛石膜的納米硬度和彈性模量降低;
(4) 反應(yīng)室氣壓、襯底溫度、反應(yīng)氣體中CH4 含量、沉積時(shí)間對(duì)CVD金剛石涂層的納米硬度、彈性模量影響趨勢(shì)基本一致。
