納米壓痕儀的數(shù)據(jù)表說明文檔

1、納米壓痕儀數(shù)據(jù)表說明文檔美國MTS公司的 納米壓痕儀(nano indenter)，型號(hào)XP三棱錐的玻氏壓針(Berkovich tip)棱面與中心線夾角65.3，棱邊與中心線夾角77.05，底面邊長與深度之比7.5315參考書微/納米力學(xué)測試技術(shù)及其應(yīng)用，張?zhí)┤A編著測試方法是CSM (連續(xù)剛度)法。這種方法可以做出硬度和模量隨壓入深度連續(xù)變 化的曲線。數(shù)據(jù) Excel 表包含 3+N 個(gè)工作表：Results，Required Inputs，Inputs Editable Post Test， Test 00N、Test 00N-1。Test 001(N是打壓痕的點(diǎn)數(shù))，見下圖1紅框標(biāo)記。圖

2、1Results工作表，見圖2：A列：壓幾個(gè)點(diǎn)，test中就有幾個(gè)結(jié)果，下圖中數(shù)據(jù)做了 9個(gè)點(diǎn)；mean是這9個(gè)點(diǎn)的均值。 B列：紅框內(nèi)的數(shù)據(jù)，E Average Over Defined Range，意思是彈性模量在所取壓入深度范圍 內(nèi)的平均值。這列是彈性模量的數(shù)據(jù)，需要重點(diǎn)看。這個(gè)深度范圍可以在后面數(shù)據(jù)處理中自 己定義，是取平均值的壓入深度范圍。C列：藍(lán)框內(nèi)的數(shù)據(jù)。H Average Over Defined Range意思是硬度在所取壓入深度范圍內(nèi)的 平均值。這列是硬度的數(shù)據(jù)，也是需要重點(diǎn)看。這個(gè)深度范圍也可以后面數(shù)據(jù)處理中自己定 義，是取平均值的壓入深度范圍。最后將這9個(gè)點(diǎn)的硬度和模量

3、數(shù)據(jù)再取平均值，得到最終的硬度和彈性模量，即綠框內(nèi) 的數(shù)據(jù)。如果樣品表面平整度很好的話，得到的數(shù)據(jù)偏差很??；如果樣品表面不平整，數(shù)據(jù)就會(huì)很離散。D列：Modulus From Unload，是從卸載曲線計(jì)算的模量值。E列：Hardness From Unload, 是從卸載曲線計(jì)算的硬度值。相當(dāng)于靜態(tài)法測試出來的硬度和彈性模量?？梢宰鳛閰⒖肌 Microsoft EecgI - si.xlsOs+0封麹畔1（可丈件更藉谷&視圖恕格式工具敷提皿窗口皿 WQP霍齋至蘋史U 3 H山盈J g山Jil- d -H山_feh江工i比工 B -r u =:至毛室1綴妃-i-i- T-tAEC?HI一:1

4、Test | 巨 Avera itH Average Ftodulus F HardnessL 工一 CliTIjll Al z I zjTIl- CiJitArea CoefArea CoefArea Coeffi2眼眼眼niu/s31 l O. 4b.：l. 4Y. 4T.土也n. n-.!,1，:：，揮：-.；頃| xi r: ：?.:七 4l：r：上 N I1 r?! . Nl r?4LJ. J：.Id3.1袍U. UU4|.：X：u jJ|：l !；、.二 4h. Ll:25E+Q3!-；瑚1.；：5:：j.57. 7x.9. 02(j. 00212:56:31 AH:F-ELE?；

5、-2. dE-G2. 25E-+035. 84E+D36:?. 7：9. 395時(shí),茂9.1060. 0021:10:23 AH XP-BL8L9-2.47E4012.25E+035. 84E+03777：. ：i29. 468打.9270. 0041:46:13 JJlKP-BL8L9-2. 47E-+012. 25E+D3F. 3亞-壬S6：i. 4 U. . .;lniAFIXI I：!?/隊(duì) 4l：r：!,! 1 I ：! . !辿1：9Ii 0. i ；： .T.9.0. 003/: uAN XI 1：二2.47E+01!，. !，！ I l ：-! . Nl r?1U70. -IJ

6、.匕;. ：. JUJ. 204u. UU.：:工:加 /JIXI H：-.2.4TE+Q15, 84E+Q3_：l_SQ曾丘57. j?：.y._2-u. 0053:11:23 AHXP-BL8L9-2. dE-G2. 25E+035. 84E+D312Yg7：. 1-79. 339.1390. 0042. 47E+012. 25E+035. 84E+0313Uev- U.。此0- 0540.加0. 0620. 0060. OOE+OD0. DDE+DD0. DDE+DD.4:II0. 5 1l.1. 1 ;ln. r；H140. S3rrr1%Required Inputs工作表是在測試之

7、前輸入的參數(shù)。Inputs Editable Post Test工作表圖 3：F 列： Minimum Calculation Depth。G 列: Maximum Calculation Depth。這就是上面講的，在計(jì)算每個(gè)點(diǎn)硬度和模量平均值時(shí)所取的壓入深度范圍。在下圖的數(shù) 據(jù)中，我取壓入深度為1000nm1800nm范圍內(nèi)對(duì)19個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)做了平均。C Ucroccft Eacel - si.xls$:三I立伴e 桐坂晾 視阿。卷入 財(cái) 工且t 裁據(jù)如 窗口也 幫助叩七二臼A日 二1妙雙I孟畝I 、Ie“j幽 穿樹、AlT-fff TeeIA%:EFG三I1T-toissDnsHariua

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9、Kicro jcrf-t Excel si. xlsA* 3* CDEFG1EeinenlJisplacenLoad. On Time Un LHaririomc：MerdnessMoJuLus2runmidsbl /300n144 必S1.積滬40.1247910. OOD13&0.2204/773l.SSlS1. 3E 158b0. 555230. OOD243U.4JT. JUH.界如此1. 6E-153R0. 71(1 cm 徹。一夕1. 9E-15870. 900D440. 00050TE61. 510l.SElSDS2. 2E 1580.991653U. UUJY1K/ i如上必f

10、1.3E+3032. 6E-15391.174065/ a1.2E+3023. 1E-15S1C1.51G2CG0. 000/1.4責(zé).30. 9165315. 1143011L.747E11o. uoicr。:方-1. 69017J：丈件心 編輯也）視圈世）插入（I）格式 工具（I）數(shù)卻U）窗口費(fèi) 幫助（H）：口 3 I Xj I 善顯逐亳I厘萬品口也 曹宋咨心X ScgircntF、G欄分別是硬度和模量值，可以隨壓入深度畫出一條連續(xù)的曲線，這兩組值是一邊加載 一邊計(jì)算E和H值。在這條曲線上設(shè)置一個(gè)深度范圍，對(duì)硬度和彈性模量做平均，結(jié)果寫 到第一個(gè)results工作表中。如果覺得我們?nèi)〉梅秶缓侠?，可以在這個(gè)數(shù)據(jù)表中，自己重 新取深度范圍做平均。一般取曲線的平臺(tái)區(qū)做平均。由于壓頭一定不是理想的，新的壓頭也有20nm左右曲率半徑，這就導(dǎo)致數(shù)據(jù)在深度為 0-20nm左右的數(shù)據(jù)是無效的。因此取平均值時(shí)，取值范圍不能包括這段數(shù)據(jù)。如果是塊體材料，去掉前面非理想壓頭曲率半徑導(dǎo)致的無效數(shù)據(jù)之后，后面都是一個(gè)平 臺(tái)區(qū)，都有效，可以做平均。如果是薄膜材料