[发明专利]一种基于纳米压痕仪界面剪切强度测量装置与测试方法

权利要求书

1.一种基于纳米压痕仪界面剪切强度测量装置，其特征在于：包括柱台和底座，所述柱台的一端固定于底座上，所述柱台的另一端的端面上设置有若干根用于容纳被推出纤维的凹槽；

所述柱台的截面为拱形，拱形包括圆弧边和直线边，若干根凹槽中一部分排布于柱台的端面向圆弧边发散，若干根凹槽中另一部分均匀的垂直于直线边排布，每个凹槽边上均设置有对应的编号；

所述底座上设置有通孔，所述柱台与底座相接的一端端面上设置有盲孔，且盲孔内壁上设置有内螺纹，固定螺栓穿过底座上的通孔并插入柱台端面的盲孔将底座和柱台固定连接；

若干个测试试样通过液体胶贴附于柱台端面不同的凹槽上；

所述测试试样为长方形、圆形、椭圆形或不规则形状的薄片状结构，薄片状结构的厚度为0.1～0.3mm；所述测试试样为陶瓷基复合材料、金属基复合材料或树脂基复合材料。

2.根据权利要求1所述的基于纳米压痕仪界面剪切强度测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、制备纤维推入拔出测试试样；

S2、根据测试试样的纤维直径大小以及测试试样的截面形状选择相应宽度的凹槽及粘贴位置，将单个或多个测试试样粘贴固定至柱台端面；

S3、将柱台固定于底座，保持被压凹槽竖直向下，拧紧固定螺栓；

S4、焦平面校准：首先移动测试试样与平压头接触，然后将测试试样移到显微镜下，在5→10→20→40倍镜下依次聚焦清楚，达到最高倍数后确定焦平面位置；

S5、十字线校准：在grid模式下，采用平压头施加载荷压出压痕，移动十字线到首个压痕中心位置，保存校准结果；

S6、在低倍物镜下记录测试试样对应凹槽的序号并确定凹槽竖直向下，采用显微镜自带标尺测量凹槽的宽度，逐级聚焦直至最高倍数，移动测试试样使十字线中心位于测试试样边缘与凹槽交界处，调整测试试样位置保证十字线中心与凹槽的中线重合，采用力-位移模式设置载荷、加载时间、保载时间、卸载时间，在special location模式下通过点击十字线竖线，结合凹槽的宽度，采集拟推出纤维中心的坐标，开始压痕测试；

S7、试验完成，十字线回到首个压痕位置，测试试样返回焦平面，移动到最高倍显微镜下，观测压痕大小及位置；采用NanoTest软件的分析模块查看力-位移曲线，根据力-位移曲线结合强度计算公式，计算界面剪切强度τ，

所述计算界面剪切强度τ的公式为：

其中，τ为界面剪切强度，F为纤维被推出的压力，d为纤维直径，l为试件厚度，π为圆周率；

S8、拧松螺栓，旋转柱台，调整测试试样的凹槽位置，并使测试试样的下一个测试凹槽竖直向下，重复步骤S6-S7，直至该测试试样上对应的凹槽内的纤维均被推出。

3.根据权利要求2所述的基于纳米压痕仪界面剪切强度测量装置的测量方法，其特征在于，S9、下一个测试试样的测试：拧松螺栓，旋转柱台，调整下一个测试试样，使得下一个测试试样的试验凹槽竖直向下，重复步骤S4-S8。

4.根据权利要求2所述的基于纳米压痕仪界面剪切强度测量装置的测量方法，其特征在于，所述步骤S4和S5中，平压头为上大下小的圆台。

5.根据权利要求2所述的基于纳米压痕仪界面剪切强度测量装置的测量方法，其特征在于，所述步骤S8中，推出的纤维为步骤S6中已采集坐标的纤维。