[发明专利]适于复杂曲面表面的微纳米压痕试验测试方法

权利要求书

1.一种适于复杂曲面表面的微纳米压痕试验测试方法，其特征在于：水平纵向后侧为x轴正方向，水平横向右侧为y轴正方向，垂直于x、y轴向上方向为z轴正方向，倾角台（3）可绕x、y轴旋转，旋转角度分别定义为β与α，三维轮廓仪（1）、微纳米压痕仪（4）放置于倾角台（3）上方且位于同一yz平面，可同时沿x轴、y轴正负方向运动，当三维轮廓仪（1）位于倾角台（3）正上方时可对台面上的试件（2）进行三维形貌扫描，当微纳米压痕仪（4）位于倾角台（3）正上方时可对台面上的试件（2）进行微纳米压痕测试；测试方法包括如下步骤：

步骤一、将待测的试件（2）表面清洗洁净，并将其固定于倾角台（3）上；

步骤二、沿y轴移动三维轮廓仪（1），使其位于试件（2）正上方，对试件（2）表面进行扫描，获取其三维形貌信息；

步骤三、对步骤二获取的三维形貌信息进行处理，通过计算判断试件（2）在倾角台（3）倾角状态下是否存在设定误差允许范围内的平面或曲面，要求该平面或曲面在z轴视图方向上边长超过1 mm，若存在，则进行步骤五；若不存在，则调整倾角台，使其分别绕x轴、y轴旋转，旋转角为β、α，进行步骤四；

步骤四、利用三维轮廓仪（1）对角度调整后的试件（2）表面进行扫描，获取其三维形貌信息，并重复步骤三；

步骤五、沿y轴将微纳米压痕仪（4）移至在设定误差允许范围内的平面或曲面正上方，进行压痕测试；

步骤三中，可在获取的三维形貌信息中通过设定沿z轴视图方向的区域边长，手动选取矩形区域与设定误差允许范围，计算与判定过程可通过如下方式：

选取z方向视图中矩形区域，两边分别沿x与y轴方向，长度分别为a与b，该区域内由三维轮廓仪获取沿x轴方向m个、沿y轴方向n个数据点，形成由m × n个数据点形成的三维形貌数据，定义沿x轴负方向最远端的点为x轴方向第1个点，沿y轴负方向最远端的点为y轴方向第1个点，位于x轴方向第i个、y轴方向第j个数据点坐标为（x_i, y_j, z_ij），对该点分别沿x轴与y轴方向所在截面曲线进行多项式拟合，拟合范围限定在矩形区域内，两方向的截面曲线函数分别为，

z = f_i (x)

z = f_j (y)

对两函数进行求导，

dz = df_i (x)

dz= df_i (y)

将计算结果中导数值的绝对值| df_i (x)/dx|与| df_i (y)/dy|，与误差允许范围ξ进行比较，若在1≤i≤m，1≤j≤n条件下，任意点

| df_i (x)/dx| ξ

| df_i (y)/dy| ξ

则该矩形区域可判定为设定误差允许范围内的平面或曲面，其中，误差允许范围ξ的值不超过0.07，即该曲面的最大倾角的切面倾角不超过4^o。