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纳米压入法测试薄膜力学性能的若干关键影响因素分析
  • ISSN号:1001-9669
  • 期刊名称:《机械强度》
  • 时间:0
  • 分类:O484.5[理学—固体物理;理学—物理] O343[理学—固体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]机械制造系统工程国家重点实验室,西安710049, [2]西安交通大学精密工程研究所,西安710049
  • 相关基金:国家自然科学基金重点项目(50535030)、国家自然科学基金项目(50405030)国家重点基础研究发展计划(973)项目(2004CB619302)资助.
中文摘要:

纳米压入法是目前薄膜等小体积MEMS(micro-electro-mechanical system)材料力学性能评定广为使用的方法,其测试可靠性严重依赖于仪器校准及对各种误差影响因素的消除和修正。文中以Oliver-Pharr数学评定模型为基础,对包括仪器柔度、压尖几何形状偏差、初始接触点位移、尺寸效应、基底、堆积和凹陷、蠕变、表面粗糙度等在内的薄膜弹性模量和硬度纳米压入测试时的若干关键影响因素进行分析。在此基础上,分别给出相应的处理办法和数据修正措施。研究表明,只有综合考虑这些因素的影响,方能获得准确的薄膜本征力学性能参数。

英文摘要:

Nanoindentation technique is now widely used in evaluating the mechanical properties of small volume materials including thin films for MEMS (micro-electro-mechanlcal system) applications. However, the reliability of the evaluated results depends seriously on the observance of special measurement conditions and the elimination of undesired influences. Several crucial influencing factors relating to the errors in the measurements of hardness and elastic modulus by Oliver and Pharr method were investigated, such as instrument compliance, tip blunting, initial depth of penetration, size effect, substrate, material pile-up/sink-in, creep and surface roughness, etc. Then, the corresponding steps to avoid these problems in experiments and the correcting methods in data processing were presented separately. The results show that it is a key to obtain the accurate mechanical properties of thin films that the different influencing factors are of systemic consideration in nanoindentation measurements.

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期刊信息
  • 《机械强度》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国机械工业联合会
  • 主办单位:中国机械工程学会 郑州机械研究所
  • 主编:王长路
  • 地址:郑州市嵩山南路81号
  • 邮编:450052
  • 邮箱:jxqd@chinajournal.net.cn
  • 电话:0371-67710821
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-9669
  • 国内统一刊号:ISSN:41-1134/TH
  • 邮发代号:36-76
  • 获奖情况:
  • 2002年12月获河南省第五届优秀科技期刊二等奖,1999年6月获国家机械工业局机械行业优秀科技期刊...,1999年2月获河南省第三届优秀科技期刊二等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:11980