GB/T 22458-2008儀器化納米壓入試驗方法通則

犐犆犛１９．０６０

犃４２

中華人民共和國國家標準

犌犅／犜２２４５８—２００８

儀器化納米壓入試驗方法通則

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２００８１０２９發(fā)布２００９０５０１實施

中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局

發(fā)布

中國國家標準化管理委員會

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術語和定義、符號!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

４測試原理!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!４

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

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

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

８測試程序!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!６

９試驗結果的不確定度!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!７

１０試驗報告!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!８

附錄Ａ（規(guī)范性附錄）壓頭面積函數的確定方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!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—深度數據確定硬度和材料參數的方法!!!!!!!!!!!１５

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

附錄Ｅ（規(guī)范性附錄）標準樣品的要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!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）儀器的校準和檢驗方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２９

參考文獻!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３３

Ⅰ

書

犌犅／犜２２４５８—２００８

前言

本標準的附錄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。

請注意本標準的某些內容有可能涉及專利。本標準的發(fā)布機構不應承擔識別這些專利的責任。

本標準由全國納米技術標準化技術委員會（ＳＡＣ／ＴＣ２７９）提出并歸口。

本標準起草單位：寶山鋼鐵股份有限公司、中國科學院力學研究所。

本標準主要起草人：王秀芳、張?zhí)┤A、宋洪偉、楊曉萍、楊榮、郇勇。

Ⅲ

犌犅／犜２２４５８—２００８

引言

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

化納米壓入技術應運而生。該技術從測量的尺度、原理、參數等方面均發(fā)生了顯著變化，主要體現(xiàn)在：

———用壓入載荷和深度的實時測量取代殘余壓痕對角線的測量，實現(xiàn)了測量尺度的納米化和操作

過程的自動化；

———通過建立合適的力學模型，可以獲得硬度和多種材料參數，如壓入模量；

———可以研究材料在整個加卸載過程中的力學響應。

近年來，國內納米壓入試驗技術發(fā)展迅速，正逐漸成為納米力學表征領域最重要的試驗手段。然

而，利用該技術進行試驗，易受儀器、環(huán)境、方法、樣品以及試驗人員等諸多因素的影響，這往往導致結果

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

２００２年，ＩＳＯ１４５７７１：２００２《金屬材料硬度和材料參數的儀器化壓入試驗第１部分：試驗方

法》、ＩＳＯ１４５７７２：２００２《金屬材料硬度和材料參數的儀器化壓入試驗第２部分：試驗機的檢驗和校

準》、ＩＳＯ１４５７７３：２００２《金屬材料硬度和材料參數的儀器化壓入試驗第３部分：標準塊的校準》（英

文版）發(fā)布。２００７年，ＡＳＴＭＥ２５４６０７《儀器化壓入試驗規(guī)程》發(fā)布。本標準的編寫，參考了上述標準

的適用部分，同時考慮了未來的技術發(fā)展趨勢，新增了兩個附錄。由于目前國內主要使用納米壓入儀進

行儀器化壓入試驗，因此，本標準的適用范圍限制在該類儀器的使用范圍內。

Ⅳ

犌犅／犜２２４５８—２００８

儀器化納米壓入試驗方法通則

１范圍

本標準規(guī)定了對儀器化納米壓入試驗用儀器的能力要求和試驗的基本方法，還規(guī)定了對儀器校準

和檢驗、壓頭、標準樣品的要求，以及儀器柔度和壓頭面積函數的確定方法，并給出了確定硬度和材料參

數所需的數據分析方法和壓頭使用的注意事項。

本標準適用于測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，也可以擴

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準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有

的修改單（不包括勘誤的內容）或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據本標準達成協(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準。

ＧＢ／Ｔ１５０００．３標準樣品工作導則（３）標準樣品定值的一般原則和統(tǒng)計方法

ＧＢ／Ｔ１３６３４—２０００試驗機檢驗用測力儀的校準（ＩＳＯ３７６：１９９９，ＩＤＴ）

ＪＢ／Ｔ