纳米压痕仪( nano2indenter)是一种先进的测试材料表面
力学性能的仪器,它高分辨率的致动器和传感器可以控制和监测压头在材料中的压入和退出,能够提供高分辨率连续载荷和位移的测量。它能够直接从载荷2位移曲线中实时获得接触面积,不需要通过光学方法测定压痕面积,显著减小测量误差,非常适合于较浅的压痕深度,它能够同时完成多种力学性能的测试,最直接测量的是硬度(H)和弹性模量( E) ,测量精度小于10%。纳米压痕仪的探针载荷、位移数据可以连续记录下来,得到一条载荷曲线。
(1) 纳米压痕法是一种较理想的CVD金刚石涂层的纳米硬度、弹性模量等力学性能测试方法,当压入深度大于100 nm时,弹性模量与纳米硬度的测试结果逐渐趋于稳定;
(2) 较高或较低的衬底温度都会导致硬质合金刀具上CVD金刚石涂层的纳米硬度、弹性模量降低;随着反应室气压、反应气体中CH4 含量的增加,硬质合金刀具上CVD金刚石涂层的纳米硬度、弹性模量降低;沉积时间低于6 h时,沉积时间对硬质合金刀具上CVD金刚石涂层的纳米硬度、弹性模量影响显著,沉积时间超过6 h后,沉积时间对硬质合金刀具上CVD金刚石涂层的纳米硬度、弹性模量逐渐趋向稳定;
(3) CVD金刚石膜中sp2 含量增加、晶界、晶界上的缺陷使得CVD金刚石膜的纳米硬度和弹性模量降低,反应室气压的增加、较高或较低的衬底温度、反应气体中CH4 含量的增加都将导致膜中sp2 结构的石墨和非晶碳含量增加,较短的沉积时间、反应室气压的增加、反应气体中CH4 含量的增加会使得CVD金刚石膜的晶粒细小,导致晶界增多,使得CVD金刚石膜的纳米硬度和弹性模量降低;
(4) 反应室气压、衬底温度、反应气体中CH4 含量、沉积时间对CVD金刚石涂层的纳米硬度、弹性模量影响趋势基本一致。
