專利名稱：球形壓頭測量形狀記憶合金相變特性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于形狀記憶合金材料機械性能測試技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景形狀記憶合金(Shape Memory Alloys,簡寫SMAs)在不同溫度下可表現(xiàn)出獨 特的形狀記憶特性或者超彈特性。結(jié)合其高的功率密度(單位體積的輸出功率)、 大的輸出力和輸出位移等突出優(yōu)點，SMAs已成為研制微機電系統(tǒng)驅(qū)動器和傳感 器的理想材料。在各種SMAs中，鎳鈥合金(NiTi)是實用化程度最高的形狀記 憶合金，其功密度高達2.5xl07J/m3,比其它類型微驅(qū)動材料高兩個數(shù)量級。高 功率密度材料研制出的驅(qū)動器，輸出功率不變但結(jié)構(gòu)尺寸更小，或者結(jié)構(gòu)尺寸 不變但輸出功率更大。對鎳鈥合金(NiTi)微驅(qū)動器的研究已有20余年歷史，已研制出微閥、微 開關(guān)、微機器臂以及微泵等各種裝置。由于上述NiTi微驅(qū)動器元件主要利用馬 氏體相變來完成微驅(qū)動的位移或應(yīng)力驅(qū)動功能，NiTi合金的彈性模量和相變應(yīng) 力等特性就成為了決定微驅(qū)動器元件性能的主要參量。因此，在使用NiTi合金 作為微驅(qū)動器元件時，首先必須明確元件的彈性模量和相變應(yīng)力等性能，從而 為NiTi合金微驅(qū)動器元件的設(shè)計和使用提供參考依據(jù)。然而，在這些微驅(qū)動器 中，鎳鈦合金元件多為厚度僅幾個微米的納米多晶薄膜或典型結(jié)構(gòu)尺寸在微米 量級的微構(gòu)件，無法用傳統(tǒng)的拉伸試驗方法來測試其彈性模量和相變應(yīng)力等關(guān) 鍵的相變特性，因而亟需開發(fā)出一種可測試鎳鈦合金及其他各種SMAs薄膜和 SMAs微器件相變特性的測試方法。如附圖1的形狀記憶合金進行單向拉伸實驗時的拉伸應(yīng)力a-應(yīng)變￡曲線示 意圖所示不同于傳統(tǒng)的材料，鎳鈦合金等形狀記憶合金在單向拉伸或者壓縮 過程中會先后經(jīng)歷馬氏體相變和馬氏體屈服兩個變形的應(yīng)力平臺，分別對應(yīng)馬 氏體相變應(yīng)力A和馬氏體屈服應(yīng)力"n。因此，盡管基于Berkovich壓頭的納米 壓痕法已被廣泛應(yīng)用于測量彈性或彈塑性材料的硬度和彈性模量，然而，由于 SMAs變形過程中相變變形和塑性變形的耦合，無法用常^見的Berkovich壓痕技
術(shù)來測量SMAs的相變特性如圖2所示，由于Berkovich壓頭的形狀為尖端曲 率半徑很小的三棱錐形，在很小的載荷條件下，壓痕區(qū)中心區(qū)域就會誘發(fā)馬氏 體屈服變形，并同時在邊緣區(qū)域誘發(fā)馬氏體相變變形。為此，所測得的硬度將是馬氏體相變應(yīng)力(Jt和馬氏體屈服應(yīng)力(7n的綜合反映，由于無法確知接觸區(qū)中馬氏體屈服區(qū)域的大小，也就無法進一步分析得到SMAs的馬氏體相變應(yīng)力等相變特性。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種球形壓頭測量形狀記憶合金相變特性的方法，該 種方法能對各種形狀記憶合金的相變特性進行測量，尤其適合于形狀記憶合金 薄膜和形狀記憶合金^f敖器件相變特性的測試。本發(fā)明為解決其發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是 一種球形壓頭測量形狀記 憶合金相變特性的方法，其步驟是a、 利用壓痕設(shè)備，采用球形壓頭徑向壓入形狀記憶合金材料表面，使其發(fā) 生應(yīng)力i秀發(fā)的相變，并通過傳感器同時4企測加載和卸載過程中的載荷F和位移 Zd言號，得到形狀記憶合金的載荷F-位移/z,曲線；b、 采用不同的峰值載荷，重復(fù)a步的步驟，得到不同峰值載荷下形狀記憶 合金的載荷F-位移/^曲線，這些載荷F-位移/^曲線的初始卸載斜率即為相應(yīng)載 荷下接觸副的接觸剛度S,從而擬合出接觸剛度S隨載荷F變化的曲線；c、 在b步測量得到的形狀記憶合金載荷位移/^曲線中，選定任意一條 加載段和卸載段不重疊的載荷F-位移； ,曲線，計算該選定曲線對應(yīng)的加載和卸 載過程中壓痕接觸區(qū)內(nèi)的平均壓力和代表性應(yīng)變，分別定義為名義應(yīng)力 和名 義應(yīng)變 ￡W , 其計算過程為先計算接觸半徑"t , ^ = ^/2(/ , — 0.75尸/S)i -(化_0.75F/S)2 ;再計算名義應(yīng)力 ，crm = F/加2和名義應(yīng)變 sm， ^-0.75^/;rf ;公式中i 為球形壓頭的曲率半徑，S為b步的擬合曲線中 對應(yīng)載荷F的接觸剛度；d、 根據(jù)c步計算得出的名義應(yīng)力 和名義應(yīng)變得到待測形狀記憶合 金的名義應(yīng)力 -名義應(yīng)變^曲線；對于超彈狀態(tài)的待測形狀記憶合金，該名 義應(yīng)力crw-名義應(yīng)變^曲線加載l爻相變應(yīng)力平臺開始處的應(yīng)力a/即對應(yīng)待測形 狀記憶合金的正向相變應(yīng)力，卸載段的回復(fù)應(yīng)力平臺結(jié)束處的應(yīng)力^即對應(yīng)待 測形狀記憶合金的反向相變應(yīng)力；對于形狀記憶狀態(tài)的待測形狀記憶合金，該
名義應(yīng)力 -名義應(yīng)變^曲線加載段相變應(yīng)力平臺開始處的應(yīng)力or/即對應(yīng)待測 形狀記憶合金的相變應(yīng)力。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
一、 常規(guī)的Berkovich尖推形壓頭由于尖端曲率半徑小，在壓入過程中無 法分離出相變變形和塑性變形的耦合，也即無法檢測出僅有相變變形的相應(yīng)載 荷F-位移/z,曲線，從而不能測試形狀記憶合金的相變特性。不同于常規(guī)的 Berkovich尖推形壓頭，本發(fā)明的球形壓頭由于壓頭尖端曲率半徑大，在能夠施 加并能測量的較小載荷下，它能僅在接觸區(qū)內(nèi)誘發(fā)形狀記憶合金的馬氏體相變 變形，而在較大載荷下，才進一步誘發(fā)形狀記憶合金的馬氏體塑性變形。因此， 它通過傳感器4全測到的加卸載過程中的載荷和位移數(shù)據(jù)中，有僅發(fā)生馬氏體相 變變形過程的載荷和相應(yīng)的位移，從而能根據(jù)分析將試驗獲取的載荷F-位移& 曲線轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的名義力 -名義應(yīng)變^曲線，進而得到形狀記憶合金的相 變應(yīng)力。因此，本發(fā)明的測量方法能廣泛適用于各種形狀記憶合金相變特性的 測量。特別是對于采用拉伸方法無法進行測試的形狀記憶合金薄膜(厚度低至 數(shù)微米)或形狀記憶合金微器件(典型結(jié)構(gòu)尺寸在纟敖米量級)，尤其適合采用本 發(fā)明的方法，能達到現(xiàn)有測試方法所不能達到的測試效果和精度，數(shù)據(jù)的重現(xiàn) 性好，能為SMAs在微機電系統(tǒng)的應(yīng)用提供可靠的試驗依據(jù)。
二、 操作簡單、方便，可在多臺壓痕設(shè)備上實現(xiàn)。僅需在壓痕設(shè)備安裝球 形壓頭，對待測SMAs進行徑向施壓，同時檢測加載及卸載過程中相應(yīng)的載荷和 位移信號，然后對數(shù)據(jù)進行分析計算即可。
三、 試驗區(qū)域小，對待測材料的損害小。僅在待測實驗區(qū)中形成曲率半徑 大的球形凹陷，而較之拉伸實驗對整個材料產(chǎn)生均勻變形、Berkovich壓頭產(chǎn)生 集中的尖推形凹陷，能夠避免測試對材料造成的破壞，可基本實現(xiàn)對材料的無 損測量。
上述的d步得出待測形狀記憶合金的相變應(yīng)力后，還可以進一步計算得出 形狀記憶合金的彈性模量五w， 五,("》；公式中s為b步的擬合曲線中對應(yīng)載荷F的接觸剛度，v^為待測形狀記憶合金的泊松比，v;.和《.為球形 壓頭的泊松比和彈性模量。這樣，能為SMAs在微機電系統(tǒng)的應(yīng)用提供更多的相 變特性性能試—驗依據(jù)。下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的描述。


圖1是形狀記憶合金進行單向拉伸實驗時的拉伸應(yīng)力ff -應(yīng)變S曲線示意圖。圖2是Berkovich壓頭壓入形狀記憶合金時的^妻觸區(qū)示意圖。圖3是本發(fā)明方法測試時，球形壓頭壓入形狀記憶合金材料的示意圖。圖4是用本發(fā)明方法對長寬均為10mm、厚度為0. 5mm的兩個形狀記憶鎳鈦 合金多晶薄片樣品進行測試，其中一個樣品處于超彈狀態(tài)SE,另一個樣品處于 形狀記憶狀態(tài)SME,從而分別得到同樣形狀的超彈狀態(tài)的形狀記憶合金樣品SE 和形狀記憶狀態(tài)的形狀記憶合金樣品SME的載荷F-位移年曲線。圖5是本發(fā)明方法是對圖4的兩個形狀記憶合金樣品，進行測試分析而分 別得到的超彈狀態(tài)的形狀記憶樣品SE接觸剛度5"隨載荷F變化的曲線以及形狀 記憶合金狀態(tài)的樣品SME的接觸剛度S隨載荷尸變化的曲線。圖6中的實線是本發(fā)明方法對圖4的超彈狀態(tài)的形狀記憶樣品SE測試分析 得到的其名義應(yīng)力 -名義應(yīng)變^曲線；虛線為采用現(xiàn)有的拉伸方法測出的同 一樣品的單向4立伸應(yīng)力<7-應(yīng)變e曲線。圖7中的實線是本發(fā)明方法對圖4的形狀記憶狀態(tài)的形狀記憶合金樣品 SME,測試分析得到的其名義應(yīng)力 -名義應(yīng)變￡w曲線；虛線為采用現(xiàn)有的拉伸 方法測出的同一樣品SME的單向拉伸應(yīng)力(7-應(yīng)變s曲線。圖8是本發(fā)明方法對圖4的兩個樣品進行測試分析，得到的超彈狀態(tài)的樣 品SE和形狀記憶狀態(tài)的樣品SME的接觸剛度S隨接觸半徑^變化的曲線，兩條 曲線的斜率為2￡e# (&#為球形壓頭和SMAs接觸的復(fù)合彈性模量)。
具體實施方式
實施例以長寬均為10觀、厚度為Q. 5mm的兩個鎳鈥合金多晶薄片作為測試樣品， 其中一個為超彈狀態(tài)的樣品SE，另一個為形狀記憶狀態(tài)的樣品SME。以該兩個 樣品的測試為例，說明本發(fā)明方法的具體操作步驟。其步驟是a、利用壓痕設(shè)備，采用球形壓頭徑向壓入形狀記憶合金材料表面，使其發(fā) 生應(yīng)力誘發(fā)的相變，并通過傳感器同時連續(xù)檢測加載和卸載過程中的載荷F和 位移/7,信號，得到形狀記憶合金的載荷F-位移/2,曲線。圖3即為測試時，球形
壓頭壓入形狀記憶合金材料的示意圖，其中W為球形壓頭的曲率半徑，可由掃描電鏡表征，本例中壓頭的曲率半徑i^20pm; ^為接觸半徑，^為樣品受壓后 產(chǎn)生的位移，&為壓頭樣品接觸邊緣與樣品凹陷最深處間的垂直距離。圖4為采用峰值載荷為lOOmN對兩個樣品分別進行測試，得到的超彈狀態(tài) 的樣品SE和形狀記憶狀態(tài)的樣品SME的載荷F-位移/z,曲線?？梢?，當(dāng)壓頭曲率 半徑為20iam，試—險峰值載荷為100mN時，超彈樣品SE的載荷F-位移&曲線在 卸載后基本完全恢復(fù)，并在恢復(fù)前表現(xiàn)為一個較大滯后環(huán)，表明超彈樣品SE的 合金在發(fā)生塑性變形前已經(jīng)發(fā)生了應(yīng)力誘發(fā)的可逆相變。而形狀記憶狀態(tài)的樣 品SME的合金在試驗過程中產(chǎn)生了較大的殘余變形，說明其相變變形在卸載后 基本沒有恢復(fù)，具有形狀記憶的特性。b、 采用不同的峰值載荷，重復(fù)a步的步驟，得到不同峰值載荷下形狀記憶 合金的載荷F-位移/2,曲線，這些載荷iM立移/2,曲線的初始卸載斜率即為相應(yīng)載 荷下接觸副的接觸剛度S,從而擬合出接觸剛度S隨載荷F變化的曲線。圖5 即為測試、擬合出的本例樣品的接觸剛度S隨載荷F變化的曲線。利用這條擬 合曲線可方便地得到不同載荷下的接觸剛度數(shù)值。c、 在b步測量得到的形狀記憶合金載荷,-位移A曲線中，選定任意一條加 載段和卸載段不重疊的載荷F-位移A曲線。本例在實測中選用峰值載荷為10 OmN 時超彈狀態(tài)的形狀記憶合金樣品SE和形狀記憶狀態(tài)的樣品SME的載荷F-位移 /z,曲線，如圖4所示。計算選定的100mN峰值載荷下，壓痕接觸區(qū)在加載及卸載過程中的平均壓 力和代表性應(yīng)變，分別定義為名義應(yīng)力 和名義應(yīng)變^。其計算過程為先計 算接觸半徑A, ^ = ^/2(/z, — 0.75F/S)/ —-0.75F/S)2 ;再計算名義應(yīng)力ffw , 0" =,/加2和名義應(yīng)變^, sm=0.75"e/;rf ;公式中A為球形壓頭的曲率半徑，S 為b步的擬合曲線中對應(yīng)載荷F的接觸剛度。接觸半徑^公式的推導(dǎo)過程為根據(jù)Oliver-Pharr理論，^ = ^/2/^-^ , 對于球形壓頭，^ ,從而ac = ^2(A, — 0.75尸/S)/ —_0.75F/S)2 。d、根據(jù)C步計算得出的名義應(yīng)力 和名義應(yīng)變sw,得到待測形狀記憶合 金的名義應(yīng)力^-名義應(yīng)變^曲線；對于超彈狀態(tài)的待測形狀記憶合金，該名 義應(yīng)力 -名義應(yīng)變e^曲線加載段相變應(yīng)力平臺開始處的應(yīng)力oy即對應(yīng)待測形應(yīng)力，卸載段的回復(fù)應(yīng)力平臺結(jié)束處的應(yīng)力(^即對應(yīng)待 測形狀記憶合金的反向相變應(yīng)力；對于形狀記憶狀態(tài)的待測形狀記憶合金，該 名義應(yīng)力C名義應(yīng)變^曲線加載段相變應(yīng)力平臺開始處的應(yīng)力CT/即對應(yīng)待測 形狀記憶合金的相變應(yīng)力。圖6中的實線即為實測出的超彈狀態(tài)樣品SE的名義應(yīng)力 -名義應(yīng)變sw曲 線；為了便于本發(fā)明方法與拉伸實驗方法的比較，同時對該樣品SE采用拉伸實 驗方法測試得到了其單向拉伸應(yīng)力a-應(yīng)變e曲線，即圖6中的虛線。圖7中的 實線即為實測出的形狀記憶狀態(tài)的樣品SME的名義應(yīng)力 -名義應(yīng)變^曲線； 同樣為便于比較，也給出了該樣品采用拉伸實驗方法測試得到的單向拉伸應(yīng)力a -應(yīng)變e曲線，即圖7中的虛線。從圖6、圖7中可以看出，本發(fā)明方法得到的名義應(yīng)力 -名義應(yīng)變^曲線 與拉伸試驗得到的應(yīng)力C7-應(yīng)變e曲線形狀非常一致。在加載過程中，由于應(yīng)力 誘發(fā)的馬氏體相變，NiTi形狀記憶合金分別在圖6、圖7中的兩種應(yīng)力-應(yīng)變曲 線都出現(xiàn)了應(yīng)力平臺。卸載過程中圖6中由于超彈(SE) NiTi合金的超彈性 能，其相變均得到了4艮好的恢復(fù)，而圖7中形狀記憶(SME) NiTi合金在兩種測 試方法下，均只有較小的彈性恢復(fù)。同拉伸應(yīng)力c -應(yīng)變s曲線類似，圖6和圖7中名義應(yīng)力 和名義應(yīng)變s^ 曲線的平臺也反映了鎳鈦合金在本發(fā)明的壓痕過程中的相變流動根據(jù)Tabor 的理論，相變流動時的名義應(yīng)力 約為單向壓縮時相變應(yīng)力的三倍。另外，由于 鎳鈦合金在拉伸和壓縮時的各向異性，其壓縮時的相變應(yīng)力約為拉伸時的1.5 倍。因此，鎳鈥合金壓縮時相變流動的名義應(yīng)力 約為其單向拉伸相變應(yīng)力a 的4. 5倍。圖6中超彈狀態(tài)的樣品SE的名義應(yīng)力 -名義應(yīng)變^曲線加載段相變應(yīng)力 平臺開始處的應(yīng)力oy為1780 MPa,對應(yīng)超彈狀態(tài)的樣品SE壓縮時相變流動時的 正向相變應(yīng)力，計算出對應(yīng)的拉伸相變應(yīng)力"為3" MPa。該值與圖6中單向拉 伸試驗直接測量(表征)的相變應(yīng)力"值3了0MPa非常接近。圖6中名義應(yīng)力 -名義應(yīng)變^曲線卸載段的回復(fù)應(yīng)力平臺結(jié)束處的應(yīng)力 =666 MPa，對應(yīng)超彈狀 態(tài)的的樣品SE回彈時的反向相變應(yīng)力，計算出對應(yīng)的拉伸相變應(yīng)力(7為l"MPa， 也與圖6中的拉伸試驗直接測量值137 MPa較好地吻合。圖7中形狀記憶狀態(tài)的樣品SE的名義應(yīng)力名義應(yīng)變eOT曲線加載段相變應(yīng)力平臺開始處的應(yīng)力ff/為750 MPa，對應(yīng)形狀記憶狀態(tài)的樣品SE壓縮時相變流 動時的相變應(yīng)力，計算出對應(yīng)的拉伸相變應(yīng)力"為167 MPa。該值與圖7中單向 拉伸試驗直接測量(表征)的相變應(yīng)力a值162 MPa非常接近。需要說明的是在b步測量得到的形狀記憶合金載荷位移&曲線中，峰 值載荷小于其產(chǎn)生馬氏體相變的最小載荷時，形狀記憶合金將只產(chǎn)生彈性變形， 而不產(chǎn)生馬氏體相變，其載荷F-位移/z,曲線的加載段和卸載段則完全重疊。顯 然，c、 d兩步選擇沒有產(chǎn)生相變的這些測試所得到的載荷F-位移&曲線進行分 析計算，無法得出其相變應(yīng)力。而加載段和卸載段不重疊的任意一條載荷F-位移/z,曲線，其加載的峰值載 荷均大于其產(chǎn)生馬氏體相變的最小載荷，測試過程中均發(fā)生了馬氏體相變，對 于超彈狀態(tài)的形狀記憶合金，d步分析得出的名義應(yīng)力 -名義應(yīng)變e 曲線就必 然有加載^^殳的相變應(yīng)力平臺和卸載段的回復(fù)應(yīng)力平臺，最終對應(yīng)的正向相變應(yīng) 力為加載段相變應(yīng)力平臺初始處的應(yīng)力，最終對應(yīng)的反向相變應(yīng)力為卸載段回 復(fù)應(yīng)力平臺結(jié)束處的應(yīng)力。而對于形狀記憶狀態(tài)的形狀記憶合金，d步分析得出 的名義應(yīng)力 -名義應(yīng)變sw曲線就必然有加載段的相變應(yīng)力平臺，最終對應(yīng)的 相變應(yīng)力為加載段相變應(yīng)力平臺初始處的應(yīng)力。因此，選擇任意一條加栽段和 卸載段不重疊的載荷F-位移/7f曲線，均可通過c、 d兩步的步驟得到對應(yīng)的相 變應(yīng)力，而與具體選擇哪一條載荷F-位移/z,曲線無關(guān)。在加載段和卸載段不重 疊的載荷F-位移/2,曲線中選擇不同的曲線，只是d步的名義應(yīng)力 -名義應(yīng)變 ^曲線中，應(yīng)力平臺長短有差別而已(峰值載荷大的名義應(yīng)力 -名義應(yīng)變ew 曲線，應(yīng)力平臺更長；相反，應(yīng)力平臺更短)。本例d步得出待測形狀記憶合金的相變應(yīng)力后，還進一步計算得出形狀記憶合金的彈性模量^， ￡ ，公式中S為b步的擬合曲線中對2acJE, - (1-v,-)S應(yīng)載荷F的接觸剛度，^為待測形狀記憶合金的泊松比，通常可假定為0.3; v;.和《.為球形壓頭的泊松比和彈性模量，其值為vp0.07和￡!=1141 GPa。由于球形壓頭和SMAs接觸的復(fù)合彈性模量&#與接觸剛度S、接觸半徑ac 之間存在如下關(guān)系五嫂0.5S/ ，其中=(1-《)/￡附+(1-v/)/￡,，于是有
根據(jù)以上公式和圖8的接觸半徑-剛度曲線，實測得到本例超彈(SE)和形 狀記憶(SME) NiTi合金的彈性模量分別為42 GPa和48 GPa,與拉伸試驗得到 的41 GPa和42 GPa基本一致。綜上所述，利用球形壓頭壓入法可以方便地測得形狀記憶材料的載荷尸-位 移A,曲線，并才艮據(jù)分析可將其轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的名義應(yīng)力 和-名義應(yīng)變￡ 曲線， 進而得到形狀記憶材料的相變應(yīng)力和彈性模量等性能。該測試方法簡單易行， 可基本實現(xiàn)對材料的無損測量，適用于各種形狀記憶合金(SMAs)材料在超彈 狀態(tài)下或形狀記憶狀態(tài)下的相變特性測試，而且特別適用于SMAs薄膜或SMAs 微器件相變特性的測試與研究。
權(quán)利要求
1、一種球形壓頭測量形狀記憶合金相變特性的方法，其步驟是a、利用壓痕設(shè)備，采用球形壓頭徑向壓入形狀記憶合金材料表面，使其發(fā)生應(yīng)力誘發(fā)的相變，并通過傳感器同時檢測加載和卸載過程中的載荷F和位移ht信號，得到形狀記憶合金的載荷F-位移ht曲線；b、采用不同的峰值載荷，重復(fù)a步的步驟，得到不同峰值載荷下形狀記憶合金的載荷F-位移ht曲線，這些載荷F-位移ht曲線的初始卸載斜率即為相應(yīng)載荷下接觸副的接觸剛度S，從而擬合出接觸剛度S隨載荷F變化的曲線；c、在b步測量得到的形狀記憶合金載荷F-位移ht曲線中，選定任意一條加載段和卸載段不重疊的載荷F-位移ht曲線，計算該選定曲線對應(yīng)的加載和卸載過程中壓痕接觸區(qū)內(nèi)的平均壓力和代表性應(yīng)變，分別定義為名義應(yīng)力σm和名義應(yīng)變εm，其計算過程為先計算接觸半徑ac，
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形壓頭測量形狀記憶合金相變特性的方法，其特征在于所述的d步得出待測形狀記憶合金的相變應(yīng)力后，還進一步計算 得出形狀記憶合金的彈性模量&， L :氣。;公式中S為b步的擬合曲線中對應(yīng)載荷F的接觸剛度，^為待測形狀記憶合金的泊松比，M和五,.為球形壓頭的泊松比和彈性模量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種球形壓頭測量形狀記憶合金(SMAs)相變特性的方法。它是利用球形壓頭壓入形狀記憶合金材料表面，使其發(fā)生應(yīng)力誘發(fā)的相變，并通過傳感器同時檢測加卸載過程中的載荷和位移信號，得到載荷F-位移h_t曲線，然后根據(jù)分析將試驗獲取的載荷-位移曲線轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的名義應(yīng)力σ_m-名義應(yīng)變ε_m曲線，進而得到SMAs的相變應(yīng)力和彈性模量等性能。該測試方法簡單易行，可基本實現(xiàn)對材料的無損測量，不僅廣泛適用于各種超彈和形狀記憶SMAs相變特性的測量，而且特別適用于厚度低至數(shù)微米的SMAs薄膜或典型結(jié)構(gòu)尺寸在微米量級的SMAs微器件相變特性的測試，測量值準(zhǔn)確，精度高，能為SMAs在微機電系統(tǒng)的應(yīng)用提供可靠的相變特性測試依據(jù)。
文檔編號G06F19/00GK101126692SQ200710050040
公開日2008年2月20日 申請日期2007年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月18日
發(fā)明者周仲榮, 爽 張, 張靜宜, 石心余, 錢林茂 申請人:西南交通大學(xué)