纳米力学测试系统应用案例 | 力学性能显微镜

Ni-Ti合金中镍和钛的原子百分比近乎相等，具备两种独特的温度相关特性：形状记忆效应和超弹性。形状记忆效应是指合金在塑性变形后保持变形状态，直至加热到临界温度，此时合金会发生相变并恢复到原始状态。在高于临界温度时，Ni-Ti合金表现出超弹性，能够在可逆相变中产生大变形，并在卸载时立即恢复。由于其高生物相容性、耐腐蚀性和耐磨性，Ni-Ti合金成为最著名的形状记忆合金之一，广泛应用于医疗植入物、智能加强混凝土和阻尼元件等多种商业用途。许多研究致力于从机理上全面理解形状记忆效应及其局限性，特别是晶体取向和弹性模量之间的关系，这对于解释局部应变如何适应和集中进而导致不可逆变形和形状记忆效应的逐渐丧失具有关键作用。


可以看到，FT-NMT04完美展现了样品中每个晶粒的形貌，以及由于晶粒取向带来的力学性能的细微变化。 


FT-NMT04能够定量测量晶体取向对硬度和模量的影响。值得注意的是，它还能定量测量晶界附近狭窄范围内的力学性能梯度（≤3%）。FT-NMT04具有高的空间分辨率，即使在快速测试和大面积测试下也能保持高精度，因此其结果可以与EBSD和EDX映射直接比较，以全面理解微观结构与材料性能之间的联系。 

得益于极高的分辨率和灵敏度， FT-NMT04还可以通过高通量的纳米压痕测试表征微观组织的细微差异，例如晶粒取向分布和化学成分梯度等。这种通过力学性能来表征微观组织的手段被称为“力学性能显微镜”。为了展示FT-NMT04的这一能力，下图展示了Ni-Ti形状记忆合金中的高通量连续刚度（CSM）纳米压痕测试结果。