GB/T 22458-2008儀器化納米壓入試驗(yàn)方法通則

犐犆犛１９．０６０

犃４２

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

犌犅／犜２２４５８—２００８

儀器化納米壓入試驗(yàn)方法通則

犌犲狀犲狉犪犾狉狌犾犲狊狅犳犻狀狊狋狉狌犿犲狀狋犲犱狀犪狀狅犻狀犱犲狀狋犪狋犻狅狀狋犲狊狋

２００８１０２９發(fā)布２００９０５０１實(shí)施

中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局

發(fā)布

中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)

書

犌犅／犜２２４５８—２００８

目次

前言!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Ⅲ

引言!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Ⅳ

１范圍!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

２規(guī)范性引用文件!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

３術(shù)語和定義、符號(hào)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

４測(cè)試原理!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!４

５儀器要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!５

６試樣要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!６

７環(huán)境要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!６

８測(cè)試程序!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!６

９試驗(yàn)結(jié)果的不確定度!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!７

１０試驗(yàn)報(bào)告!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!８

附錄Ａ（規(guī)范性附錄）壓頭面積函數(shù)的確定方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!９

附錄Ｂ（規(guī)范性附錄）壓頭的要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１１

附錄Ｃ（資料性附錄）基于載荷—深度數(shù)據(jù)確定硬度和材料參數(shù)的方法!!!!!!!!!!!１５

附錄Ｄ（資料性附錄）金剛石壓頭的注意事項(xiàng)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１９

附錄Ｅ（規(guī)范性附錄）標(biāo)準(zhǔn)樣品的要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２０

附錄Ｆ（規(guī)范性附錄）儀器柔度的確定方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２２

附錄Ｇ（資料性附錄）基于壓入能量關(guān)系確定硬度和模量的方法!!!!!!!!!!!!!!２４

附錄Ｈ（資料性附錄）基于壓入連續(xù)接觸剛度確定硬度和模量的方法!!!!!!!!!!!!２６

附錄Ｉ（規(guī)范性附錄）儀器的校準(zhǔn)和檢驗(yàn)方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２９

參考文獻(xiàn)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３３

Ⅰ

書

犌犅／犜２２４５８—２００８

前言

本標(biāo)準(zhǔn)的附錄Ａ、附錄Ｂ、附錄Ｅ、附錄Ｆ、附錄Ｉ為規(guī)范性附錄，附錄Ｃ、附錄Ｄ、附錄Ｇ、附錄Ｈ為

資料性附錄。

請(qǐng)注意本標(biāo)準(zhǔn)的某些內(nèi)容有可能涉及專利。本標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布機(jī)構(gòu)不應(yīng)承擔(dān)識(shí)別這些專利的責(zé)任。

本標(biāo)準(zhǔn)由全國納米技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（ＳＡＣ／ＴＣ２７９）提出并歸口。

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：寶山鋼鐵股份有限公司、中國科學(xué)院力學(xué)研究所。

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：王秀芳、張?zhí)┤A、宋洪偉、楊曉萍、楊榮、郇勇。

Ⅲ

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引言

受光學(xué)顯微鏡分辨能力的限制，常規(guī)顯微硬度試驗(yàn)方法難以向納米尺度延伸，基于深度測(cè)量的儀器

化納米壓入技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)從測(cè)量的尺度、原理、參數(shù)等方面均發(fā)生了顯著變化，主要體現(xiàn)在：

———用壓入載荷和深度的實(shí)時(shí)測(cè)量取代殘余壓痕對(duì)角線的測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量尺度的納米化和操作

過程的自動(dòng)化；

———通過建立合適的力學(xué)模型，可以獲得硬度和多種材料參數(shù)，如壓入模量；

———可以研究材料在整個(gè)加卸載過程中的力學(xué)響應(yīng)。

近年來，國內(nèi)納米壓入試驗(yàn)技術(shù)發(fā)展迅速，正逐漸成為納米力學(xué)表征領(lǐng)域最重要的試驗(yàn)手段。然

而，利用該技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，易受儀器、環(huán)境、方法、樣品以及試驗(yàn)人員等諸多因素的影響，這往往導(dǎo)致結(jié)果

的可比性差。因此，迫切需要通過標(biāo)準(zhǔn)化來規(guī)范儀器化納米壓入試驗(yàn)方法。

２００２年，ＩＳＯ１４５７７１：２００２《金屬材料硬度和材料參數(shù)的儀器化壓入試驗(yàn)第１部分：試驗(yàn)方

法》、ＩＳＯ１４５７７２：２００２《金屬材料硬度和材料參數(shù)的儀器化壓入試驗(yàn)第２部分：試驗(yàn)機(jī)的檢驗(yàn)和校

準(zhǔn)》、ＩＳＯ１４５７７３：２００２《金屬材料硬度和材料參數(shù)的儀器化壓入試驗(yàn)第３部分：標(biāo)準(zhǔn)塊的校準(zhǔn)》（英

文版）發(fā)布。２００７年，ＡＳＴＭＥ２５４６０７《儀器化壓入試驗(yàn)規(guī)程》發(fā)布。本標(biāo)準(zhǔn)的編寫，參考了上述標(biāo)準(zhǔn)

的適用部分，同時(shí)考慮了未來的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，新增了兩個(gè)附錄。由于目前國內(nèi)主要使用納米壓入儀進(jìn)

行儀器化壓入試驗(yàn)，因此，本標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍限制在該類儀器的使用范圍內(nèi)。

Ⅳ

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儀器化納米壓入試驗(yàn)方法通則

１范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了對(duì)儀器化納米壓入試驗(yàn)用儀器的能力要求和試驗(yàn)的基本方法，還規(guī)定了對(duì)儀器校準(zhǔn)

和檢驗(yàn)、壓頭、標(biāo)準(zhǔn)樣品的要求，以及儀器柔度和壓頭面積函數(shù)的確定方法，并給出了確定硬度和材料參

數(shù)所需的數(shù)據(jù)分析方法和壓頭使用的注意事項(xiàng)。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于測(cè)試各種體材料和薄膜的硬度、模量等，其壓入深度范圍通常在納米量級(jí)，也可以擴(kuò)

展至幾微米。

２規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有

的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究

是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

ＧＢ／Ｔ１５０００．３標(biāo)準(zhǔn)樣品工作導(dǎo)則（３）標(biāo)準(zhǔn)樣品定值的一般原則和統(tǒng)計(jì)方法

ＧＢ／Ｔ１３６３４—２０００試驗(yàn)機(jī)檢驗(yàn)用測(cè)力儀的校準(zhǔn)（ＩＳＯ３７６：１９９９，ＩＤＴ）

ＪＢ／Ｔ