电磁式纳米压入仪的载荷精度研究

纳米压入仪(Nanoindenter)已成为纳米/微米力学测试的基本工具之一,广泛应用于纳米材料、薄膜、MEMS微结构的力学性能测试。目前商业化仪器有MTS NanoIndenter(incorporated into Agi lent in 2008),Hysitron TriboIndenter,CSM NanoHardness Tester,MML NanoTest,and CSIRO UMIS,其中原MTS Nano Indenter、CSMNano Hardness Tester和MML NanoTest都采用电磁驱动兼载荷计量的原理设计。这类仪器主要优点之一是载荷分辨力高,可以达到50nN甚至更小。然而仪器制造商从未明确给出此类仪器的载荷精度。目前对纳米压痕测试技术的研究也主要集中在压头形状、试样表面粗糙度、毛细力等因素对压痕测试结果的影响,尚未见针对仪器载荷精度的研究报道。国际标准ISO 14577-2:2002虽对仪器施加的试验力的允差进行了规定,但由于电磁式纳米压入仪的结构响应和试样力学行为耦合在一起,试样上的载荷并不完全等同于通过电磁转换原理计量的试验力,因此实际测试时试样上的载荷精度仍是未知。