[發明專利]利用殘余壓痕形貌測試材料低溫熱收縮系數的方法

有效

• 申請號: 202011306068.4
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112649465B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 趙宏偉;王趙鑫;劉鵬;王順博;張建海
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N25/16
• 分類號: G01N25/16;G01N1/28
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 王怡敏

1.一種利用殘余壓痕形貌測試材料低溫熱收縮系數的方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一、將試件的初始表面(6)磨平、拋光，粘接在載物臺表面，室溫環境下，用納米壓痕儀對試件表面進行壓痕試驗，所用壓頭選取鋒利的棱錐壓頭(4)，特征角記為α，試件表面的殘余壓痕/坑記為標記壓痕A；

步驟二、室溫環境下，借助顯微成像功能組件對標記壓痕A進行原位非接觸成像并記錄標記壓痕A的形貌信息；

步驟三、在室溫至77K溫度區間內選取參考溫度T₁，從標記壓痕A的實時形貌信息中提取該參考溫度T₁下的標記壓痕A與測試橫截面相交線(7)的邊長a_i(i＝1，2，……，n)，進而得出標記壓痕A截面面積A₁，特征角為α₁；同理，在目標溫度T₂下，標記壓痕A與測試橫截面相交線(7)的邊長為b_i(i＝1，2，……，n)，標記壓痕A截面面積A₂；

步驟四、同上，在目標溫度T₂下，用納米壓痕儀對試件表面進行壓痕試驗，此時將試件表面的殘余壓痕記為標記壓痕B；標記壓痕B與測試橫截面相交線(7)的邊長記為c_i(i＝1，2，……，n)，標記壓痕B截面面積A₃；溫度變化至參考溫度T₁后，提取標記壓痕B與測試橫截面相交線(7)的邊長d_i(i＝1，2，……，n)，推導出此時的標記壓痕B截面面積為A₄，特征角為α₂；

步驟五、根據不同溫度環境下標記壓痕A、B與測試橫截面相交線(7)邊長與截面面積之間的比值關系，定性判斷材料低溫熱收縮系數是否在測試橫截面內表現各向同性；

步驟六，在變溫環境前后，由于試件的軸向收縮或膨脹位移量ΔL保持一致，則標記壓痕A和標記壓痕B的接觸面距離保持恒定；利用公式(1)計算由T₁至T₂溫度下試件的軸向收縮或膨脹位移量ΔL：

其中，n表示所選用的棱錐壓頭(4)的面數；

步驟七，將公式(1)代入公式(2)中計算由T₁至T₂溫度下試件的低溫熱收縮系數β：

其中，L_T為參考溫度T₁下試件軸向尺寸，由室溫，即T₀＝298K，試件軸向尺寸L迭代推出。

2.根據權利要求1所述的利用殘余壓痕形貌測試材料低溫熱收縮系數的方法，其特征在于：步驟三和步驟四所述的參考溫度T₁和目標溫度T₂優選在普冷溫度區域以內，即77K到室溫。