本文關(guān)鍵詞：微納尺度接觸力學(xué)行為實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：微納尺度下接觸表面容易引發(fā)黏著和磨損,導(dǎo)致微機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的黏著、摩擦與磨損問(wèn)題。它是導(dǎo)致微機(jī)械系統(tǒng)在制造和使用中失效的主要因素,也是當(dāng)前微納機(jī)械亟待解決的重要課題。 本課題選題來(lái)源于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目：“微機(jī)械摩擦副接觸力學(xué)行為多尺度耦合分析方法研究”的部分內(nèi)容。首先對(duì)微納尺度接觸力學(xué)理論進(jìn)行分析,利用納米壓痕儀和原子力顯微鏡,在探針與試件之間形成球面-平面類(lèi)型的微機(jī)械摩擦副。然后通過(guò)探針與不同晶向的試件樣品表面之間的接觸力學(xué)行為實(shí)驗(yàn)和接觸滑動(dòng)力學(xué)行為實(shí)驗(yàn),再利用最后利用原子力顯微鏡掃描壓、劃痕,觀測(cè)實(shí)驗(yàn)后試件的表面形貌。最后運(yùn)用Matlab軟件分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),繪制位移-載荷曲線及滑動(dòng)距離-摩擦力曲線,計(jì)算獲得硬度、模量等力學(xué)性能參數(shù),分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和原子力顯微鏡掃描獲得的表面形貌圖,得出相關(guān)規(guī)律： (1)通過(guò)分析位移-載荷曲線,發(fā)現(xiàn)在接觸力學(xué)行為實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生了較明顯的突進(jìn)和蠕變,主要原因是材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,即晶格變形、晶格重構(gòu)等。而且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,不同晶向的試件,硬度值和彈性模量值并不相同。 (2)觀察三種晶向的單晶硅試件的壓痕圖片,發(fā)現(xiàn)試件在壓深小于1000nm時(shí),只是發(fā)生了彈塑性變形；在壓深為1000nm時(shí),壓痕周?chē)霈F(xiàn)了裂紋；而在壓深為2000nm時(shí),試件出現(xiàn)了明顯的脆性斷裂。觀察三種晶向的單晶銅試件的壓痕圖片,發(fā)現(xiàn)在接觸力學(xué)行為實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,壓痕周?chē)鷽](méi)有裂紋或是脆性斷裂出現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)由于銅的延展性很好,脫離接觸后,彈性恢復(fù)較小。 (3)對(duì)比不同載荷和不同速度情況下的三種晶向的單晶硅試件以及三種晶向的單晶銅試件的滑動(dòng)距離-摩擦力曲線可以發(fā)現(xiàn),在接觸滑動(dòng)力學(xué)行為實(shí)驗(yàn)過(guò)程中摩擦力并不是恒定不變的。同載荷的情況下,速度越大,相對(duì)波動(dòng)越�。划�(dāng)載荷和速度都相同時(shí),不同晶向的試件曲線是不同的且并不是平滑的曲線；載荷越大速度越大的情況下,探針與試件間的摩擦力波動(dòng)越小,黏著作用越小。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TH-39;O343.3
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本文編號(hào)：1165046