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本文工作主要探索将该方法应用于宏观和显微硬度试验的可行性。
在详细分析压入深度测量法原理及其影响因素的基础上,确定出以Instron 5848 Microtester作为试验平台的主要影响因素:机架柔度,压针与试样表面间的接触零点。
为了修正机架柔度,选择外接高分辨力的微位移传感器,设计加工了用于安装试样和固定位移传感器的夹具,以便直接测量压针的压入深度。采用Oliver-Pharr柔度拟合法进行二次修正,显示上述做法能获得理想的机架柔度修正结果。
为了确定接触零点,选用4通道16bits的数据采集卡,实现了载荷和位移信号同步采集。完成了载荷和位移传感器的噪声水平测试和标定。使用Matlab(R)编制数据处理程序,针对载荷传感器的噪声水平,可自由选择拟合法和手动法确定接触零点。
5种金属试样的宏观和显微硬度试验结果显示,硬度和模量数据较为重复,并与纳米硬度计(MTS Nano Indenter(R)XP)测试结果接近。说明了压入深度测量法可以应用于金属材料的宏观和显微硬度试验中。证明了该研究方案,理论上可行,技术上可实现,从而开发了Instron 5848 Microtester材料试验机的宏观和显微硬度试验功能,为该方法的推广应用奠定了基础。