韧性材料在球形压头渐进载荷下仪器化划入行为
Abstract
使用半径为<sc>500 μm</sc>的球形氧化锆陶瓷压头对3种高分子和20种金属材料在渐进载荷下进行微米划入测试, 研究了韧性材料在球形压头仪器化划入过程中的弹塑性变形行为. 仪器化划入结果发现: 随载荷的增加, 金属的弹性回复率、残余划痕硬度、几何划痕硬度和侧向划痕硬度均趋于稳定. 而高分子的弹性回复率, 几何划痕硬度却是单调减小, 很有可能产生损伤破坏, 在最大载荷下利用线弹性断裂力学方法计算得到的断裂韧度与文献中的结果一致; 在大载荷下, 残余划痕硬度和侧向划痕硬度趋近于常数. 残余划痕硬度大于几何划痕硬度; 摩擦系数随着载荷的增大而非线性增大是由于球形压头几何形状的影响(灰口和球墨铸铁的摩擦系数平稳段是由于石墨的影响). 大部分材料的划入响应与力学性能有密切关系: 临界划痕应变(弹性回复率平稳阶段的起始应变)与屈服应变成正比; 趋于稳定的残余划痕硬度与屈服强度有线性关系, 并且与努氏硬度成比例.
