激光检测摩擦力显微镜的定量标定
本文简要描述了激光检测摩擦力显微镜的工作原理,探索出一种横向力标定的有效方法,可以从横向力信号中提取摩擦力信号,从而能够定量地对试样表面的形貌和力学性质进行纳米量级的评定,以获取微观表面真实的三维形貌图和微观摩擦系数等信息,为纳米摩擦学设计提供依据。实验结果表明,用该方法测得未清洗单晶硅表面的微观摩擦系数约为0.06,和Bhushan等人的结果吻合的很好。
原子力显微镜针尖与样品间的材料转移
研究氮化硅尖在十八烷基三甲基氧硅烷(OTE)/云母表面的修饰过程。使用原子力/摩擦力显微镜。以云母作为参考样品,研究了针尖在样品表面的修饰效应和修饰后针尖的清洁过程,并考察了湿度和载荷对针尖修饰效应的影响。修饰过程不是一个渐进的过程,在最初几次摩擦扫描中修饰较快,然后在10-20次扫描后达到平衡态。在OTE/云母表面修饰后的针尖在云母表面的摩擦力信号比修饰前针尖在云母表面摩擦力信号小,并且大部分吸
一种改进的原子力显微镜摩擦力标定方法
在传统标定AFM测力系统的楔形法基础上,通过线形加载的扫描方式,得到不同载荷下AFM针尖在平面和斜面上的切向力一位移循环曲线,并进一步计算出不同载荷下的摩擦力标定系数,进而根据该系数随载荷的变化趋势,选取高载下相对稳定的数据作为最终的标定结果.结果表明,由于改进的楔形法全面考察了摩擦力标定系数随载荷的变化趋势,避免了低载标定所引入的误差,标定结果更合理.
载荷对4种材料摩擦机制转变的影响
采用曲率半径2μm的金刚石针尖,分别在原子力显微镜和纳米划痕仪上研究了GCr15、304不锈钢、超弹和形状记忆NiTi合金等材料在5μN~80mN载荷的摩擦学性能.结果表明,载荷对材料的摩擦机制有很大影响.当载荷低于80μN时,4种样品表面均无明显的划痕损伤,摩擦机制以界面摩擦为主;100~150μN时,摩擦机制逐渐转变到以犁沟摩擦为主;80mN时,4种材料犁沟摩擦力占总摩擦力的比例甚至超过90%.另外,材料的硬度和弹性模量对其摩擦性能也有显著影响.硬度越高,材料越难发生犁沟损伤,摩擦机制从界面摩擦转变到犁沟摩擦对应的载荷越高;弹性模量与硬度的比值越大,摩擦过程中的犁沟效应越显著,犁沟摩擦力占总摩擦力的比重越大.
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