机械工程学报

作者：衣春学, 刘仁霖, 张旭, 黄虎, 赵宏伟

单位：1. 吉林大学数控装备可靠性教育部重点实验室 长春 130025;2. 吉林大学机械与航空航天工程学院 长春 130025

关键词：原位测试,微纳米压痕,扫描电镜,非晶合金,锯齿流变,剪切带；

基金：国家自然科学基金(52075221)、吉林省重点研发计划(20240302066GX)和吉林大学研究生创新基金(2024CX210)资助项目。

扫描电镜(Scanning electron microscope，SEM)内的原位压痕测试技术是研究揭示接触载荷作用下材料变形损伤过程与机制的有效手段，但目前该技术基本被国外垄断。为此，设计研发具有自主知识产权的SEM内原位微纳米压痕测试装置，其结构尺寸为130 mm×56 mm×53 mm。详细阐述该装置的结构组成、机电系统框架和测试流程，并对其核心器件进行标定与性能测试。经标定，对应于500 mN载荷与19 μm位移量程，该装置的载荷与位移噪声分别小于0.03 mN和2 nm，满足微纳米压痕测试性能要求。根据参考映射法，对该装置的机架柔度进行校准，校准后可获得与商业化压痕仪器基本重合的载荷-深度曲线。最后，利用立方角压头在SEM内开展锆基非晶合金的原位压痕试验，探究最大压入载荷与加载速率对非晶合金锯齿流变行为与压痕诱导剪切带特征的影响，验证该装置在SEM内开展微纳米压痕测试的实际应用价值。

来源：2025年第20期

《机械工程学报》期刊编辑部

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