低溫微納米壓痕測試儀

因賽圖針對低溫微納米壓痕測試技術研究現狀和存在問題，結合現有納米壓痕測試基本理論、精密驅動技術、精密檢測技術與低溫制冷手段，開發生產商業化低溫微納米壓痕測試儀，如圖1所示。低溫微納米壓痕測試曲線如圖2所示。

  (a) 商業化低溫微納米壓痕測試儀                                              (b) 商業化低溫微納米壓痕測試儀實物圖
圖1：低溫微納米壓痕測試儀 

特點：
  采用壓電致動器的載荷裝置保證測量的精確度
  壓電致動器作為壓痕測試的精密驅動加載，可大行程壓痕驅動
  壓痕測試模塊具有良好的重復性和測試精度
  溫度加載范圍可實現100K到室溫的變溫加載
  試件溫度波動可控制在5mK以內，提高低溫壓痕準確性
  設備有良好的開放性，后續可集成更多模塊
  配備控制主機，專用檢測控制系統與配套分析處理軟件
  軟件包括實時顯示測試過程中位移和載荷信號變化，從中提取信號波動大小、顯示生成實驗曲線等
  可測量壓入載荷-壓入深度曲線、材料硬度、彈性模量、斷裂韌性等基本參量
  配備真空腔（可選），防止測試中樣品的低溫霧化和結冰

技術指標：
  力載荷量程：10N
  力分辨率：0.3mN  
    位移量程：50μm（精調）、1mm（粗調）
  位移分辨率：1nm
  低溫溫控范圍：-173℃ ～ 0℃
  位移測量方式：電容位移傳感器
  壓頭總的位移范圍：≥20mm
  位移波動：＜2nm
  加載模式：壓電驅動
  載荷波動：＜0.6mN
  樣品尺寸：毫米級

測試數據：

（a）熔融石英低溫微納米壓痕測試曲線                       （b）單晶硅低溫壓痕試驗曲線

圖2：低溫微納米壓痕測試曲線

       圖2（a）是利用DWYH型低溫微納米壓痕測試儀對熔融石英開展了壓痕響應的測試研究，結果發現：隨著溫度的降低，試驗測得的熔融石英的彈性模量值和硬度值均有減小的趨勢。
      圖2（b）是利用DWYH型低溫微納米壓痕測試儀對單晶硅開展了壓痕響應的測試研究，結果發現：隨著溫度的降低其最大壓入深度減小，剛度增加，硬度無明顯變化。