測試位置對納米壓痕法測Nb／Cu復(fù)合材料線材硬度的影響

徐曉燕，梁 明，王鵬飛，焦高峰，李成山

（西北有色金屬研究院，西安710016）

0 引 言

隨著納米壓痕技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，納米壓痕儀在微電機系統(tǒng)［1-2］、材料科學(xué)［3-5］、生物工程［6］中得到了廣泛應(yīng)用。納米壓痕技術(shù)可以在納米尺度上測量材料的各種力學(xué)性能，不但可以測出材料的硬度和彈性模量，而且可以定量表征材料的流變應(yīng)力和形變硬化特征、摩擦磨損性能、蠕變性能、應(yīng)變速率敏感指數(shù)、斷裂韌性和殘余應(yīng)力等。對于一般金屬材料，利用納米壓痕測試中出現(xiàn)的壓痕尺寸效應(yīng)可對材料的結(jié)構(gòu)和性能進行檢測和評價［7］。

鈮連續(xù)纖維增強銅基復(fù)合材料（以下稱Nb／Cu復(fù)合材料）是經(jīng)過多次復(fù)合、熱擠壓和集束、冷拉拔加工后，獲得含有上億根芯絲為鈮絲的復(fù)合線材，鈮絲的尺寸和間距均可達到納米級。目前關(guān)于Nb／Cu復(fù)合材料的報道較多，包括該材料的顯微組織［8-10］、力學(xué)性能［11-14］、物理特性［9，13-14］以及在實際工程 應(yīng)用［15-16］等。在這些研究中，關(guān)于材料強度、蠕變、應(yīng)變等的分析大多采用拉伸或壓縮試驗、顯微硬度測試等方法，但由于鈮絲及部分銅層達到了納米尺寸，一般的硬度測試方法難以獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。因此，在大量的關(guān)于尺寸和界面對Nb／Cu復(fù)合材料塑性影響的基礎(chǔ)上［17-19］，作者通過納米壓痕技術(shù)，在微米及納米尺度上對Nb／Cu復(fù)合材料的硬度進行系統(tǒng)分析，研究了壓痕形貌及硬度與測試位置的關(guān)系，確定可真實有效反映材料納米硬度的測試條件，并分析不同線徑Nb／Cu復(fù)合材料中納米復(fù)合區(qū)域的硬度變化趨勢。……