Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃表面粗糙度對納米硬度測試的影響

向 勇，任 杰，白滿社，陳 勇，陳 靜，張晉寬

(飛行自動控制研究所，陜西 西安 710065)

引言

隨著精密、超精密加工技術的發展，對各種材料表面性能的要求越來越高，尤其是微納米尺度下材料的力學特性引起了人們極大的關注。Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃因具有機械強度高、硬度大、耐磨性能好、零膨脹系數等優點，而被廣泛應用于航空航天領域精密及超精密儀器的制造，這些精密光學元件納米尺度力學特性對于系統整體性能尤為重要。硬度作為材料多種力學特性的綜合性能指標，與材料的強度、韌性、耐磨性、斷裂韌性、彈塑性等物理量之間有著密切的聯系，因而對微晶玻璃進行納米尺度的硬度測試與分析具有重要的意義。

納米壓痕法是測量材料硬度和彈性模量等力學參數的理想手段, 利用測試得到的載荷-位移曲線，通過Oliver-Pharr方法[1-3]，可計算得到材料的硬度和彈性模量等力學特性參數[4-9]。納米壓痕法測試原理的前提是假設被測樣品表面為理想平面，而實際的被測樣品表面粗糙度與理想平面有一定的差距，樣品表面粗糙度直接影響接觸零點的確定，影響著壓入深度與載荷的測量，而深度和載荷正是計算硬度和彈性模量的基本參量，所以被測樣品的表面粗糙度對測量精度的影響極為重要。因此，研究納米壓痕測試中試樣表面粗糙度對其測試結果的影響是十分必要的，可以減小納米硬度測試結果中由表面粗糙度引入的誤差[10]。

本文基于納米壓痕測試實驗，研究了Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃材料樣品表面粗糙度對納米壓痕測試結果的影響，納米壓痕測試結果的重合度對于評價超光滑表面完整性研究具有指導意義。……