納米壓痕儀( nano2indenter)是一種先進的測試材料表面
力學性能的儀器,它高分辨率的致動器和傳感器可以控制和監測壓頭在材料中的壓入和退出,能夠提供高分辨率連續載荷和位移的測量。它能夠直接從載荷2位移曲線中實時獲得接觸面積,不需要通過光學方法測定壓痕面積,顯著減小測量誤差,非常適合于較淺的壓痕深度,它能夠同時完成多種力學性能的測試,最直接測量的是硬度(H)和彈性模量( E) ,測量精度小于10%。納米壓痕儀的探針載荷、位移數據可以連續記錄下來,得到一條載荷曲線。
(1) 納米壓痕法是一種較理想的CVD金剛石涂層的納米硬度、彈性模量等力學性能測試方法,當壓入深度大于100 nm時,彈性模量與納米硬度的測試結果逐漸趨于穩定;
(2) 較高或較低的襯底溫度都會導致硬質合金刀具上CVD金剛石涂層的納米硬度、彈性模量降低;隨著反應室氣壓、反應氣體中CH4 含量的增加,硬質合金刀具上CVD金剛石涂層的納米硬度、彈性模量降低;沉積時間低于6 h時,沉積時間對硬質合金刀具上CVD金剛石涂層的納米硬度、彈性模量影響顯著,沉積時間超過6 h后,沉積時間對硬質合金刀具上CVD金剛石涂層的納米硬度、彈性模量逐漸趨向穩定;
(3) CVD金剛石膜中sp2 含量增加、晶界、晶界上的缺陷使得CVD金剛石膜的納米硬度和彈性模量降低,反應室氣壓的增加、較高或較低的襯底溫度、反應氣體中CH4 含量的增加都將導致膜中sp2 結構的石墨和非晶碳含量增加,較短的沉積時間、反應室氣壓的增加、反應氣體中CH4 含量的增加會使得CVD金剛石膜的晶粒細小,導致晶界增多,使得CVD金剛石膜的納米硬度和彈性模量降低;
(4) 反應室氣壓、襯底溫度、反應氣體中CH4 含量、沉積時間對CVD金剛石涂層的納米硬度、彈性模量影響趨勢基本一致。
