纳米压入法点阵分析金属微观组织力学性能

摘要

利用Berkovich金刚石压头对3种黄铜和2种碳钢共5种常见双相合金材料进行纳米压入法点阵实验,采用高斯混合模型(GMM)拟合实验数据的频率直方图,评估单相态的微观力学性能(压痕硬度H_(IT)、弹性模量E_(IT))和体积分数.结果表明:黄铜α相和β相的压痕硬度以及弹性模量差距较小,相界效应在频率直方图中没有显现,应采用双峰高斯模型对压痕硬度和弹性模量的频率直方图进行拟合.碳钢的相界效应不可忽略,应采用三峰高斯模型对点阵数据进行拟合.双峰或三峰高斯模型拟合得到的压痕硬度和弹性模量与独立纳米压痕实验结果接近.利用双峰高斯模型对微观力学性能参数(如弹性功W_(e)和总功W_(t)等)的频率直方图拟合得到的材料各相态体积分数与使用Image Pro-plus 6.0软件得到的体积分数f_(r)相近.大载荷下压痕实验得到的弹性模量E_(m)与点阵结果的加权平均值E_(ave)一致,压痕硬度有明显的压痕尺寸效应.