中阶梯光栅厚铝膜纳米压痕硬度尺寸效应测试与分析

来源期刊：材料导报2020年第S1期

论文作者：张宝庆 庞壮 韦赟杰 于硕

文章页码：341 - 344

关键词：中阶梯光栅;纳米压痕硬度;压痕尺寸效应;

摘    要：为了明确中阶梯光栅厚铝膜硬度特性,从而为中阶梯光栅刻划刀具晶体结构设计奠定基础,对中阶梯光栅厚铝膜进行了纳米压痕硬度测试与分析,表征了厚铝膜硬度特性。首先,对厚铝膜进行纳米压痕试验并提取了试验数据,采用O&P法计算了其硬度值。然后,通过对硬度值的拟合与分析,得出厚铝膜的硬度变化规律与宏观硬度值。实验与分析结果表明:中阶梯光栅厚铝膜在纳米压痕测试过程中会出现尺寸效应(0～0.2μm压深区间),并且不是单一随着压深增大而减小,而是呈现三个明显的变化区域,并且采用Almasri&Voyiadji模型表征了厚铝膜在压深为0～0.2μm区间的硬度变化特性。硬度值在压深为10～15 nm区间再次出现了三个明显变化区域;因此笔者对厚铝膜进行了金相试验与压入过程的接触分析,试验与分析结果表明:10～15 nm压深区域产生这种现象的原因是厚铝膜晶体发生了屈服。本研究具体表征了中阶梯光栅铝膜纳米压痕硬度尺寸效应变化规律,从晶体力学角度解释了极浅压深条件下硬度值变化的原因。