納米壓痕儀( nano2indenter)是一種先進(jìn)的測試材料表面
力學(xué)性能的儀器,它高分辨率的致動器和傳感器可以控制和監(jiān)測壓頭在材料中的壓入和退出,能夠提供高分辨率連續(xù)載荷和位移的測量。它能夠直接從載荷2位移曲線中實(shí)時獲得接觸面積,不需要通過光學(xué)方法測定壓痕面積,顯著減小測量誤差,非常適合于較淺的壓痕深度,它能夠同時完成多種力學(xué)性能的測試,最直接測量的是硬度(H)和彈性模量( E) ,測量精度小于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,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)性能測試方法,當(dāng)壓入深度大于100 nm時,彈性模量與納米硬度的測試結(jié)果逐漸趨于穩(wěn)定;
(2) 較高或較低的襯底溫度都會導(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;沉積時間低于6 h時,沉積時間對硬質(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,沉積時間超過6 h后,沉積時間對硬質(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,較短的沉積時間、反應(yīng)室氣壓的增加、反應(yīng)氣體中CH4 含量的增加會使得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、沉積時間對CVD金剛石涂層的納米硬度、彈性模量影響趨勢基本一致。
