[发明专利]一种利用高温纳米压痕仪测量高温氧化膜内应力的方法

摘要

本发明公开了一种利用高温纳米压痕仪测量高温氧化膜内应力的方法。本发明利用高温纳米压痕仪，对被测试件的表面做压痕，逐段升温，同时利用高温探针扫描，在线、原位地直接记录分析被测试件的表面从平坦到粗糙起伏的转变过程，同时根据表面形貌演化图像，利用应力‑表面形貌演化理论，能够直接计算获得微纳米尺度的表面氧化过程中氧化膜内部的应力，且相对于常规的光测方法而言，该方法步骤简单、易于操作，能够为材料的氧化膜生长及失效性能提供直接有效的参数评估。

主权项

1.一种高温氧化膜内部的应力的测量方法，其特征在于，所述测量方法，包括以下步骤：1)对被测试件进行预处理：将被测试件的表面打磨抛光，达到满足高温纳米压痕仪对表面光洁平整度的标准；2)进行位置标记：在常温条件下，利用高温纳米压痕仪的压头在被测试件的表面做压痕，同时，高温纳米压痕仪记录下压痕标记位置；3)对被测试件逐段升温，被测试件的表面发生高温氧化，同时利用高温纳米压痕仪的高温探针对扫描区域进行连续扫描，扫描区域为事先设定的包含压痕标记位置的区域，并对扫描区域成像，记录氧化过程中表面形貌演化，并获得高温氧化过程中表面形貌演化图像，当表面形貌发生明显粗糙变化时，被测试件的氧化达到临界点，停止加热，并以此温度下的表面形貌演化图像作为临界点的表面形貌演化图像；4)对临界点的表面形貌演化图像进行分析计算，获得表面形貌演化过程中临界点的平均波长λcr；5)利用应力‑表面形貌演化理论，表面形貌演化过程中临界点的平均波长λ_cr与应力σ_ox对应的关系式计算得到被测试件的氧化膜内部的应力，关系式中负号表示应力状态为压应力，π为圆周率，U_s为氧化膜的表面能，E为弹性模量；平均波长λ_cr的单位为m，应力σ_ox的单位为Pa，U_s为氧化膜的表面能的单位为N/m，E为弹性模量的单位为Pa。