CN114965054B 金刚石自支撑膜微观悬臂梁弯曲断裂力学性能的测试方法 （上海交通大学）

金刚石自支撑膜微观悬臂梁弯曲断裂力学本发明提供了一种金刚石自支撑膜微观悬臂梁弯曲断裂力学性能的测试装置及方法，包通过控制压电陶瓷促动器驱动压头匀速加载直发明解决了厚度较小的化学气相沉积金刚石膜杨氏模量、断裂强度和断裂韧性等力学性质参2调节对准步骤：将待测试的金刚石膜微悬臂梁试样粘试样获取步骤中，激光切割得到的微观悬臂梁包括无切口微程中的压头位移减去当前载荷下的系统屈服量为悬臂梁的2.根据权利要求1所述的金刚石自支撑膜微观悬臂梁弯曲断裂力学性能的测试方法，沉积步骤：对单晶硅基片表面进行砂纸打磨粗化和金刚石腐蚀步骤：采用过饱和氢氧化钾溶液对单晶硅基体进行腐蚀，试样制备步骤：采用激光切割机进行悬臂梁试样的制备，首先将自支撑3.根据权利要求1所述的金刚石自支撑膜微观悬臂梁弯曲断裂力学性能的测试方法，4.根据权利要求1所述的金刚石自支撑膜微观悬臂梁弯曲断裂力学性能的测试方法，5.根据权利要求1所述的金刚石自支撑膜微观悬臂梁弯曲断裂力学性能的测试方法，6.根据权利要求1所述的金刚石自支撑膜微观悬臂梁弯曲断裂力学性能的测试方法，7.根据权利要求1所述的金刚石自支撑膜微观悬臂梁弯曲断裂力学性能的测试方法，3压电陶瓷促动器的最大行程为100μm，最小步长为7nm，采用闭环控制方式，精度为0.05％F.S.；超载200％F.S.；8.根据权利要求1所述的金刚石自支撑膜微观悬臂梁弯曲断裂力学性能的测试方法，4以上，然而CVD法制备的金刚石膜并非均质材料，其性质会随着膜厚的增加而逐渐发生变裂力学性能并不能以一盖全；(2)硬脆性材料的断裂力学性能测试结果往往存在一定的随[0004]专利文献为CN209432578U的实用新型专利公开了一种用于CVD金刚石材料力学性金属支撑杆连接，所述顶部加载部件垂直设置于所述第一金属底座和第二金属底座的上5[0006]根据本发明提供的一种金刚石自支撑膜微观悬臂梁弯曲断裂力学性能的测试方0.05％F.S.；极限超载200％F.S.；弯曲断裂过程中的压头位移减去当前载荷下的系统屈服量为悬臂梁的6切口和单边切口金刚石膜微悬臂梁试样的制备，可以同时实现对CVD金刚石膜材料杨氏模提升CVD金刚石膜在各领域的应用性能具有重[0032]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、7[0057]S4、通过软件采集压电陶瓷促动器的位移量和接触载荷大小，得到位移-载荷曲子体化学气相沉积或热丝化学气相沉积进行金刚石膜的沉积，优选的膜厚范围在30-300μ8头运动直至悬臂梁断裂，采集加载过程中的载荷-位移数据，计算金刚石膜的断裂韧性[0078]其中为单边切口悬臂梁的无量纲9线以及实时的载荷位移数据。软件采集压电陶瓷促动器的位移量和接触载荷大小过程中，[0083]金刚石自支撑膜微观悬臂梁弯曲断裂力学性能测试系统的组成包括压电陶瓷促[0085]金刚石自支撑膜微悬臂梁弯曲断裂力学性能测试原理简图如图1所示，测试系统置使波氏压头对准悬臂梁的自由端，首先通过系统中的z轴显微镜确定压头位于悬臂梁宽[0098]采用公式(1-1)计算悬臂梁的真实挠度，采用公式(1-2)计算金刚石膜的杨氏模[0100]金刚石自支撑膜形核侧受拉应力状态下的杨氏模量和断裂强度测量，如实施例2置使波氏压头对准悬臂梁的自由端，首先通过系统中的z轴显微镜确定压头位于悬臂梁宽[0113]采用公式(1-4)计算金刚石自支撑膜的断裂韧性，单层纳米和多层复合金刚石厚