[发明专利]利用残余压痕形貌测试材料低温热收缩系数的方法

权利要求书

1.一种利用残余压痕形貌测试材料低温热收缩系数的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、将试件的初始表面(6)磨平、抛光，粘接在载物台表面，室温环境下，用纳米压痕仪对试件表面进行压痕试验，所用压头选取锋利的棱锥压头(4)，特征角记为α，试件表面的残余压痕/坑记为标记压痕A；

步骤二、室温环境下，借助显微成像功能组件对标记压痕A进行原位非接触成像并记录标记压痕A的形貌信息；

步骤三、在室温至77K温度区间内选取参考温度T₁，从标记压痕A的实时形貌信息中提取该参考温度T₁下的标记压痕A与测试横截面相交线(7)的边长a_i(i＝1，2，……，n)，进而得出标记压痕A截面面积A₁，特征角为α₁；同理，在目标温度T₂下，标记压痕A与测试横截面相交线(7)的边长为b_i(i＝1，2，……，n)，标记压痕A截面面积A₂；

步骤四、同上，在目标温度T₂下，用纳米压痕仪对试件表面进行压痕试验，此时将试件表面的残余压痕记为标记压痕B；标记压痕B与测试横截面相交线(7)的边长记为c_i(i＝1，2，……，n)，标记压痕B截面面积A₃；温度变化至参考温度T₁后，提取标记压痕B与测试横截面相交线(7)的边长d_i(i＝1，2，……，n)，推导出此时的标记压痕B截面面积为A₄，特征角为α₂；

步骤五、根据不同温度环境下标记压痕A、B与测试横截面相交线(7)边长与截面面积之间的比值关系，定性判断材料低温热收缩系数是否在测试横截面内表现各向同性；

步骤六，在变温环境前后，由于试件的轴向收缩或膨胀位移量ΔL保持一致，则标记压痕A和标记压痕B的接触面距离保持恒定；利用公式(1)计算由T₁至T₂温度下试件的轴向收缩或膨胀位移量ΔL：

其中，n表示所选用的棱锥压头(4)的面数；

步骤七，将公式(1)代入公式(2)中计算由T₁至T₂温度下试件的低温热收缩系数β：

其中，L_T为参考温度T₁下试件轴向尺寸，由室温，即T₀＝298K，试件轴向尺寸L迭代推出。

2.根据权利要求1所述的利用残余压痕形貌测试材料低温热收缩系数的方法，其特征在于：步骤三和步骤四所述的参考温度T₁和目标温度T₂优选在普冷温度区域以内，即77K到室温。