納米壓痕測試

x射線衍射殘余應力法 工作原理：當多晶材料中存在內應力時，必然存在內應變與之對應，導致其內部晶面間距發生變化，以及x射線衍射譜線產生位移。通過分析衍射峰位置的變化，根據彈性力學原理，就可以測量出材料中內應力大小及方向。
優點：能測量出絕對殘余應力，精度較高，可達到10mpa;
缺點：設備價格昂貴，操作復雜，受材料晶粒度影響較大，對材料表面狀況要求嚴格；只能檢測表面應力，在測內部應力時必須剝層。
納米壓痕技術是一種比較常用的測試材料力學性能的方法，由于這一技術基于高精度位移測試，文獻中有時也稱之為深度敏感壓痕技術(depth-sensing indentation technique,dsi)；又由于這一技術需要借助于高精度位移及載荷測試裝置，文獻中有時又稱之為儀器化壓痕技術(instrumented indentation technique,iit)。它通過計算機控制壓頭壓入被測材料，實時記錄載荷的連續變化，并且在線監測壓入深度,從而得到載荷-深度曲線，通過研究壓頭載荷隨壓痕深度的變化規律，可以了解材料的微觀結構抵抗外力變形的能力，并計算出相應的力學性能參數，整個壓痕過程包括加載與卸載兩個階段。加載過程中，壓頭作用在材料上的載荷p會隨著壓痕深度h的增加而增大，卸載后壓頭回到初始位置，在試樣表面會殘留的壓痕痕跡，這是由于試樣產生了塑性變形所導致的。
納米壓痕測量技術最為常用的方法是oliver-pharr(o&p)。根據實驗測得的載荷-深度曲線，可以根據載荷-深度曲線求出彈性模量，而硬度(e)可由大的加載載荷(pmax)和壓痕的殘余變形面積求得。
圖一中，hc表示壓頭壓入試樣時的接觸深度，ac表示被測試樣與壓頭接觸的半徑，hs表示壓頭壓入試樣時試樣表面的位移。通過記錄納米壓痕過程中載荷(p)，隨壓頭壓入基體深度(h)變化而變化，得到載荷-深度曲線（如圖二所示），其中 pmax為大的載荷，hmax為大的位移，hf為完全卸載后的殘留的位移量，s為彈性接觸剛度。